JP2004179473A - Solid-state imaging device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2004179473A JP2002345252A JP2002345252A JP2004179473A JP 2004179473 A JP2004179473 A JP 2004179473A JP 2002345252 A JP2002345252 A JP 2002345252A JP 2002345252 A JP2002345252 A JP 2002345252A JP 2004179473 A JP2004179473 A JP 2004179473A
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Kazuji Wada
和司 和田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain a dark current and reduce a read voltage by forming a proper shape of a hole storage region including an offset region in a photoelectric conversion region. <P>SOLUTION: In a first ion implantation process, ion implantation with an oblique angle is performed from a read part side to a pixel side to form a first ion implantation region 170 including the offset region 114. At an overlapping portion of transfer electrodes 160A and 160B each other, the width of the offset region 114 is enlarged, causing the dark current large. Therefore, by performing ion implantation using a mask 180 in a second ion implantation process, an impurity ion is implanted into a region including the defective portion where the width of the offset region 114 is enlarged, to form the hole storage region 113 including a protruding region 113A to the transfer electrode 160A, 160B sides. The protruding region 113A is arranged on each region except the read path of the signal electron to prevent the dark current without affecting the read performance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の画素によって生成した信号電子をCCD構造の電荷転送部によって読み出すCCD固体撮像素子とその製造方法に関し、特に高感度で低ノイズの撮像を行うことができる固体撮像素子と製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のCCD固体撮像素子として、半導体基板に、それぞれフォトダイオード等による光電変換領域を設けた複数の画素を2次元配列で設けるとともに、各画素の信号電子を読み出して垂直方向に転送する複数のCCD垂直転送レジスタを各画素列毎に設け、さらに、各CCD垂直転送レジスタからの信号電子を受け取って出力部に転送するCCD水平転送レジスタを設けたものが知られている。
また、CCD垂直転送レジスタ及びCCD水平転送レジスタの上部には、ゲート酸化膜を介してポリシリコン電極膜による転送電極が配置され、各転送レジスタを駆動して信号電子の転送動作を行うようになっている。
【0003】
そして、このような固体撮像素子の光電変換素子に用いられるフォトダイオードとしては、従来のPN接合ダイオードに代わって、いわゆるHAD(hole−accumulation−diode )構造のフォトダイオードを用いたものが提供されている(例えば特許文献1参照)。
このHAD構造のフォトダイオードは、半導体基板の光電変換領域内に低濃度N型不純物領域による信号電子蓄積領域を形成するとともに、その上面に高濃度P型不純物領域による正孔蓄積領域を形成し、光電変換領域で変換された電荷のうち信号電子として用いる電子を信号電子蓄積領域及び空乏領域に蓄積するとともに、Si−SiO2界面で発生する暗電流を抑制することにより、暗電流による白点ノイズ等を抑制して高感度の光電変換を行える構成となっている。
【0004】
【特許文献1】
特許第3042042号公報
【0005】
図9及び図10は、このような従来のCCD固体撮像素子における素子構造を示す概略図であり、図9は各画素の受光領域(フォトセンサ領域)、垂直転送レジスタ及びチャネルストップ領域に対する転送電極の配置状態を示す平面図であり、図10は図9のA−A線断面図である。
図9において、各画素は方形状の受光領域10を有し、この受光領域10の一側部に近接して垂直転送レジスタ20が設けられ、その外側にチャネルストップ領域40が配置されている。そして、その上面には、ゲート酸化膜を介して2層の転送電極50A、50Bが形成されている。なお、図9では、下層の第1転送電極50Aを実線で示し、上層の第2転送電極50Bを破線で示している。
各転送電極50A、50Bは、受光領域10の周囲を包囲するパターンで形成されており、受光領域10の水平方向両側部で各転送電極50A、50Bの一部が重なり合った状態で配置されている。
【0006】
垂直転送レジスタ20は、各受光領域10によって生成した信号電子を読み出して、各転送電極50A、50Bによる駆動によって垂直方向(図中矢印a方向)に転送するものである。なお、受光領域10から垂直転送レジスタ20への信号電子の読み出し動作は、上層の転送電極50Bの駆動によって行われる。
また、チャネルストップ領域40は、隣接画素間での電子の漏洩(クロストーク)を防止するようになっている。
【0007】
また、図10に示すように、各画素の受光領域10には、上述したHAD構造のフォトダイオードが設けられている。すなわち、この受光領域10には、シリコン基板60に形成したP型ウェル領域61に、低濃度のN型不純物領域を形成して信号電子蓄積領域11を設け、さらにその上層に高濃度のP型不純物領域を形成して正孔蓄積領域12を設けたものである。この受光領域10に光が入射すると、主にP型不純物領域(正孔蓄積領域12やPウェル領域61)とN型不純物領域(信号電子蓄積領域11)の境界部に形成される空乏層において光電変換が生じ、その光電変換によって生じた信号電子は、信号電子蓄積領域11や周囲の空乏層に貯留され、正孔は正孔蓄積領域12側に吸引される。
【0008】
そして、このような受光領域10の信号電子蓄積領域11や正孔蓄積領域12の各不純物領域を形成する方法としては、上述した転送電極50A、50Bをマスクパターンとして用いたセルフアラインによるイオン注入工程により、各不純物イオンを注入する方法が採用されている。
【0009】
また、図10において、受光領域10に隣接して垂直転送レジスタ20及びチャネルストップ領域40が形成されている。そして、受光領域10と垂直転送レジスタ20の間に所定間隔の信号電荷の読み出し領域62が形成されている。
さらに、シリコン基板60の上にはゲート酸化膜30を介して転送電極50A、50B(図10では転送電極50Aだけが見えている)が設けられており、その上層に絶縁膜31を介して遮光膜70が形成されている。
【0010】
ところで、上述のような受光領域10の構造において、正孔蓄積領域12を隣接する読み出し領域62に完全に密着させると、信号電荷の読み出しに要するエネルギが大きくなり、大きい読み出し電圧が必要とするという問題がある。
そこで従来は、例えば図11に示すように、この正孔蓄積領域12をボロンイオン注入によって形成する際に、その注入位置を制御することで、正孔蓄積領域12の読み出し領域62に臨む部分に一定量だけ後退させたオフセット領域13を設け、この部分のP型不純物濃度の低くすることで、読み出し電圧の低下を図るようにしている。
【0011】
そして、このようなオフセット領域13を得るための具体的な方法としては、正孔蓄積領域12を形成する際のイオン注入工程において、イオンの注入方向を読み出し領域側から画素側に向けて傾斜させ、転送電極の膜厚を用いて不純物イオンが注入されない領域を設けるようにしている。
例えば、図11に示す例では、300nmの転送電極膜に対して7度の傾斜をつけてイオン注入(図中の矢印b)を行うことにより、40nmの幅を有するオフセット領域13を形成することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように転送電極50A、50Bのマスクパターンを用いたセルフアラインのイオン注入によって正孔蓄積領域12のオフセット領域13を設けようとした場合、転送電極50A、50Bの重なり合った部分では膜厚が大きくなり、部分的に隆起した状態となるため、この部分に不純物イオンが遮られてしまい、不純物が添加されない領域が生じることになる。
図12は、図11に示したイオン注入を行った際の転送電極50A、50Bが重なり合った部分でのイオン注入状況を示す断面図であり、図9のB−B線断面を示している。
図示のように、2つの転送電極50A、50Bが重なった部分では、各電極間の絶縁膜(図示せず)を含めると、合計の膜厚は700nmとなり、オフセット領域は85nmとなる。
【0013】
図13は、この場合の正孔蓄積領域12及びオフセット領域13のパターン形状を示す平面図であり、正孔蓄積領域12の一部にオフセット領域13がくい込んだ状態で形成されている。
なお、本説明においては、このような正孔蓄積領域12の一部にくい込んだ状態で形成される不純物イオンの非注入領域を、便宜上、不純物の欠損領域12Aというものとする。
そして、このような不純物の欠損領域12Aが生じると、この部分で暗電流が生じる原因となり、白点ノイズの増大を招き、画質を劣化させてしまうという問題がある。
【0014】
そこで本発明の目的は、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有することにより、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる固体撮像素子及びその製造方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、半導体基板の上層に、入射光量に応じた信号電荷を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され、各画素によって生成された信号電荷を読み出して画素列方向に順次転送する転送部とを設けるとともに、前記半導体基板の転送部上に前記転送部内に読み出された信号電荷の転送を制御する複数層の転送電極を設けた固体撮像素子の製造方法であって、前記複数の画素の光電変換領域に信号電子蓄積領域を形成する工程と、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域を形成する工程とを有し、前記正孔蓄積領域を形成する工程は、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加する第1のイオン注入工程と、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第1のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第1のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する第2のイオン注入工程とを有することを特徴とする。
【0016】
また本発明は、半導体基板の上層に設けられ入射光量に応じた信号電子を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、前記半導体基板の上層に前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され各画素によって生成された信号電子を読み出して画素列方向に順次転送する転送部と、前記半導体基板の上層で前記半導体基板の転送部上に設けられ前記転送部内に読み出された信号電子の転送を制御する複数層の転送電極とを備え、前記複数の画素の光電変換領域には信号電子蓄積領域が形成されるとともに、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域が形成され、前記正孔蓄積領域は、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加した第1のイオン注入領域と、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第1のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第1のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する状態で不純物イオンを添加した第2のイオン注入領域とを有することを特徴とする。
【0017】
本発明の固体撮像素子の製造方法では、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程でオフセット領域を有する正孔蓄積領域を形成する場合に、転送電極の重なり合った部分によって生じた正孔蓄積領域の欠損領域を第2のイオン注入工程によって縮減することにより、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を作製でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる固体撮像素子を提供することができる。
また本発明の固体撮像素子では、オフセット領域を有する正孔蓄積領域が、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程で形成される第1のイオン注入領域と、この第1のイオン注入領域に生じた欠損領域を縮減する第2のイオン注入領域とを有することから、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を構成でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体撮像素子及びその製造方法の実施の形態例について説明する。
図1は本発明の実施の形態例によるCCD固体撮像素子の素子配置を示す平面図である。
このCCD固体撮像素子は、半導体基板100の上層に2次元配列で複数の画素110と、その各画素列毎に各画素110から信号電子を読み出して垂直方向に転送する複数のCCD垂直転送レジスタ120と、各CCD垂直転送レジスタ120からの信号電子を受け取って水平方向に転送するCCD水平転送レジスタ130と、このCCD水平転送レジスタ130の最終段で信号電子を電気信号に変換する出力部140とを有する。
また、各画素110の画素列と隣接するCCD垂直転送レジスタ120との間には、チャネルストップ領域150が設けられている。
【0019】
図2は図1に示すCCD固体撮像素子の各画素の受光領域(フォトセンサ領域)、垂直転送レジスタ及びチャネルストップ領域に対する転送電極の配置状態を示す平面図である。
図2において、各画素110は方形状の受光領域111を有し、この受光領域10の一側部に近接して垂直転送レジスタ120及びチャネルストップ領域150が配置されている。そして、その上面には、ゲート酸化膜を介して2層の転送電極160A、160Bが形成されている。なお、図2では、下層の第1転送電極160Aを実線で示し、上層の第2転送電極160Bを破線で示している。
各転送電極160A、160Bは、受光領域111の周囲を包囲するパターンで形成されており、受光領域111の水平方向両側部で各転送電極160A、160Bの一部が重なり合った状態で配置されている。
【0020】
また、各画素110とCCD垂直転送レジスタ120との間には所定間隔の信号電荷の読み出し領域162が形成されており、CCD垂直転送レジスタ120は各受光領域110によって生成した信号電子を読み出し領域162を介して読み出し、各転送電極160A、160Bによる駆動によって垂直方向(図中矢印a方向)に転送する。また、受光領域110から垂直転送レジスタ120への信号電子の読み出し動作は上層の転送電極160Bの駆動によって行われる。
【0021】
また、図3は図1に示すCCD固体撮像素子における各画素の内部構造を示す断面図であり、図2のA−A線断面を示している。
図示のように、本例のCCD固体撮像素子においても、各画素110の受光領域111は、上述したHAD構造で構成したものであり、シリコン基板100に形成したP型ウェル領域101に、低濃度のN型不純物領域を形成して信号電子蓄積領域112を設け、さらにその上層に高濃度のP型不純物領域を形成して正孔蓄積領域113を設けたものであるが、この正孔蓄積領域113のパターン形状が図11〜図13に示す従来例と異なるものである。
なお、シリコン基板100上にゲート絶縁膜190を介して転送電極160A、160Bが配置され、その上層に絶縁膜191を介して遮光膜192が設けられている点は従来と同様である。
【0022】
図4は本例における正孔蓄積領域113のパターン形状を示す概略平面図である。
本例においても、正孔蓄積領域113の読み出し領域162側には、不純物(ボロン)イオンが注入されないオフセット領域114が設けられているが、転送電極160A、160Bの重なり合った部分には、図13で示したような欠損領域12Aはなく、逆に追加のイオン注入によるはみ出し領域113Aが設けられている。
なお、このようなはみ出し領域113Aは、転送電極160A、160Bの重なり合った部分に設けられているため、上層の転送電極160Bによって駆動される信号電子の読み出し動作に影響を与えるものではなく、読み出し電圧の上昇は生じないものである。
【0023】
次に、このような正孔蓄積領域113を形成するためのイオン注入方法について説明する。
本例では、従来と同様のパターンを有する第1のイオン注入領域を第1のイオン注入工程によって形成し、この第1のイオン注入領域で生じた欠損領域を縮減するための第2のイオン注入領域を第2のイオン注入工程によって形成し、2つのイオン注入領域の組み合わせにより、図4に示したオフセット領域114とはみ出し領域113Aを有する正孔蓄積領域113のパターン形状を得るものである。
【0024】
まず、第1のイオン注入工程による第1のイオン注入領域の形成は、図11及び図12で示した従来例の方法と同様にして、イオン注入方向を読み出し領域側から画素側に傾斜させたボロンのイオン注入工程によって行う。
なお、本例においても、イオン注入方向(矢印b)を読み出し領域側から画素側に7度傾斜させたボロンのイオン注入を行うものとする。
この結果、図5に示すように、転送電極160A、160Bの単層部分では300nmの転送電極膜のセルフアラインによって40nmの幅を有し、転送電極160A、160Bの重なり合った部分では700nmの転送電極膜のセルフアラインによって85nmの幅を有するオフセット領域114を有する第1のイオン注入領域170を形成する。この85nmの幅の部分が第1のイオン注入領域170における不純物の欠損領域170Aである。
【0025】
そこで、この欠損領域170Aを補填し、さらに良好な暗電流抑制効果を得るために、第2のイオン注入工程によって第2のイオン注入領域を形成する。
図6はこの第2のイオン注入工程で用いるフォトレジストマスクを示す平面図である。
このマスク180は、上述した欠損領域170Aを含む画素行方向に線状の開口パターン181を有するものであり、このようなマスク180を転送電極160A、160Bの上面に配置してボロンのイオン注入を行うことにより、各受光領域111の上面を水平方向に貫く帯状のイオン注入領域を形成するものである。
【0026】
図7は第2のイオン注入工程を示す断面図であり、図2のB−B線断面を示している。
図示のように、この第2のイオン注入工程では、受光領域111に直交する方向にイオン注入(図中の矢印c)を行うことにより、オフセット領域をもたない帯状の第2のイオン注入領域を形成する。
なお、図7に示す例では、第1のイオン注入工程で用いた同じイオン注入装置を用いるため、この第2のイオン注入工程においてもイオン注入方向は半導体基板(ワーク)に対して7度傾斜したものである。
そこで、この第2のイオン注入工程では、半導体基板を水平方向に90度回転させ、図7の紙面方向に7度傾斜したイオン注入方向でイオン注入を行う。これにより、固体撮像素子の水平転送方向については受光領域111に直交するイオン注入を行うことができ、転送電極160A、160Bに近い領域までイオンを注入することが可能である。
【0027】
この後、レジストマスク180を除去することにより、図8に示すように、受光領域111のほぼ中央部を水平転送方向に貫通する帯状の第2のイオン注入領域171を形成できる。
なお、第2のイオン注入工程におけるボロンのドーズ量は、第1のイオン注入工程におけるドーズ量に対し、例えば10%から100%の範囲で行うものとする。また、第2のイオン注入工程におけるエネルギーは、第1のイオン注入工程のエネルギーに対し、例えば50%から100%の範囲で行うものとする。
【0028】
したがって、図5に示す第1のイオン注入領域170と図8に示す第2のイオン注入領域171とを合わせて図4に示すような、はみ出し領域113Aを有する正孔蓄積領域113を形成できる。
これにより、図13に示すような欠損領域を補填し、暗電流の抑制効果を高めた固体撮像素子を形成できる。
なお、第1のイオン注入領域170と第2のイオン注入領域171は重複領域を有しており、この重複領域では不純物イオンの濃度が高くなるが、特性上は何ら問題とならないため、図6に示すような単純形状のマスク180によって対応可能である。
【0029】
以上、本発明の実施の形態例について説明したが、本発明は上述した例に限定されず、種々の変形が可能である。
まず、上述した第1のイオン注入工程と第2のイオン注入工程は、特に順序は問わないものとし、作業環境等によって適宜選択できるものである。
また、上述した例では、2層構造の転送電極を有する場合について説明したが、3層以上の転送電極を有する場合にも同様に適用することが可能である。
なお、実際に提供されている固体撮像素子では、3層構造の転送電極を有するものにおいても、受光領域に近接する部分では、本発明の実施の形態例で説明したように、2層の転送電極が重なり合う状態で配置されるものが一般的であり、このような構造については、上述した実施の形態例による方法を、ほとんどそのまま適用できるものである。
【0030】
また、上述した例では、2層転送電極の重ね合わせ部分だけにはみ出し領域を有する第2のイオン注入領域を形成する例について説明したが、信号電子の読み出し動作に影響しない範囲で、より大きいはみ出し領域を有する第2のイオン注入領域を形成してもよい。
例えば、2層転送電極のうち信号電荷の読み出しは、上層の第2転送電極の駆動によって行われることから、画素から転送レジスタに読み出される信号電子の通路は、この第2転送電極の下層領域に形成される。
したがって、下層の第1転送電極の下層領域は信号電荷の読み出し特性には影響しないため、この第1転送電極に近接して高濃度のP型不純物領域を配置したとしても、信号電子の読み出し電圧を上昇させることにはならない。そこで、この第1転送電極に近接する領域まで、上述した正孔蓄積領域のはみ出し領域を延在させることにより、読み出し特性を落とすことなく、暗電流の抑制効果を向上することが可能となる。
【0031】
また、上述した例では、第1のイオン注入工程で生じた欠損領域を完全になくし、さらにはみ出し領域を有する第2のイオン注入領域を形成する例を説明したが、欠損領域の一部だけを縮小するような第2のイオン注入を行うものであってもよい。
また、もちろん第2のイオン注入に用いるマスクとしては、線状の開口パターンを有するものに限らす、点状の開口パターンを有するものであってもよく、形成したい第2のイオン注入領域の形状に応じて適宜選択し得ることは言うまでもない。また、フォトレジストマスク以外のマスクを用いることも可能である。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程でオフセット領域を有する正孔蓄積領域を形成する場合に、転送電極の重なり合った部分によって生じた正孔蓄積領域の欠損領域を第2のイオン注入工程によって縮減することにより、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を作製でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる固体撮像素子を提供することができる効果がある。
また本発明の固体撮像素子によれば、オフセット領域を有する正孔蓄積領域が、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程で形成される第1のイオン注入領域と、この第1のイオン注入領域に生じた欠損領域を縮減する第2のイオン注入領域とを有することから、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を構成でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例によるCCD固体撮像素子の素子配置を示す平面図である。
【図2】図1に示すCCD固体撮像素子における画素周辺部の構成を示す平面図である。
【図3】図1に示すCCD固体撮像素子における画素周辺部の内部構造を示す図2のA−A線断面図である。
【図4】図1に示すCCD固体撮像素子における正孔蓄積領域のパターン形状を示す平面図である。
【図5】図4に示す正孔蓄積領域を形成するための第1のイオン注入工程を示す概略断面図である。
【図6】図4に示す正孔蓄積領域を形成するための第2のイオン注入工程に用いるフォトレジストマスクを示す平面図である。
【図7】図4に示す正孔蓄積領域を形成するための第2のイオン注入工程を示す概略断面図である。
【図8】図7に示す第2のイオン注入工程によって形成される第2のイオン注入領域のパターン形状を示す平面図である。
【図9】従来のCCD固体撮像素子における画素周辺部の構成を示す平面図である。
【図10】図9のA−A線断面図である。
【図11】従来のCCD固体撮像素子で受光領域の正孔蓄積領域にオフセット領域を設ける場合のイオン注入工程を示す図9のA−A線断面図である。
【図12】図11に示すイオン注入工程で転送電極が重なった部分でオフセット領域の幅が拡がる様子を示す図9のA−A線断面図である。
【図13】図11及び図12に示すイオン注入工程で形成された正孔蓄積領域及びオフセット領域のパターン形状を示す平面図である。
【符号の説明】
100……半導体基板、110……画素、111……受光領域、112……信号電子蓄積領域、113……正孔蓄積領域、113A…………はみ出し領域、114……オフセット領域、120……CCD垂直転送レジスタ、130……CCD水平転送レジスタ、140……出力部、150……チャネルストップ領域、160A、160B……転送電極、162……読み出し領域、170……第1のイオン注入領域、171……第2のイオン注入領域、180……マスク。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a CCD solid-state imaging device for reading out signal electrons generated by a plurality of pixels by a charge transfer unit having a CCD structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solid-state imaging device capable of performing high-sensitivity, low-noise imaging and a manufacturing method thereof About.
[0002]
[Prior art]
As a conventional CCD solid-state imaging device, a plurality of pixels each provided with a photoelectric conversion region such as a photodiode on a semiconductor substrate are provided in a two-dimensional array, and a plurality of CCDs for reading out signal electrons of each pixel and transferring the signal electrons in a vertical direction. It is known that a vertical transfer register is provided for each pixel column and a CCD horizontal transfer register is provided for receiving signal electrons from each CCD vertical transfer register and transferring the signal electrons to an output unit.
Further, a transfer electrode of a polysilicon electrode film is disposed above the CCD vertical transfer register and the CCD horizontal transfer register via a gate oxide film, and each transfer register is driven to perform a signal electron transfer operation. ing.
[0003]
As a photodiode used for a photoelectric conversion element of such a solid-state imaging device, a photodiode using a so-called HAD (hole-accumulation-diode) structure is provided instead of a conventional PN junction diode. (For example, see Patent Document 1).
In the photodiode having the HAD structure, a signal electron accumulation region formed of a low-concentration N-type impurity region is formed in a photoelectric conversion region of a semiconductor substrate, and a hole accumulation region formed of a high-concentration P-type impurity region is formed on an upper surface thereof. Among the charges converted in the photoelectric conversion region, electrons used as signal electrons are stored in the signal electron storage region and the depletion region, and the dark current generated at the Si-SiO2 interface is suppressed, so that white spot noise due to the dark current, etc. And high-sensitivity photoelectric conversion can be performed.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3042042 [0005]
FIGS. 9 and 10 are schematic views showing the element structure of such a conventional CCD solid-state imaging device. FIG. 9 shows a light receiving area (photo sensor area) of each pixel, a vertical transfer register, and a transfer electrode for a channel stop area. 10 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 9. FIG.
In FIG. 9, each pixel has a rectangular light receiving area 10, a vertical transfer register 20 is provided near one side of the light receiving area 10, and a channel stop area 40 is arranged outside the vertical transfer register 20. On the upper surface, two-layer transfer electrodes 50A and 50B are formed via a gate oxide film. In FIG. 9, the lower first transfer electrode 50A is indicated by a solid line, and the upper second transfer electrode 50B is indicated by a broken line.
Each transfer electrode 50A, 50B is formed in a pattern surrounding the periphery of the light receiving region 10, and the transfer electrodes 50A, 50B are arranged in a state where a part of each transfer electrode 50A, 50B overlaps on both sides in the horizontal direction of the light receiving region 10. .
[0006]
The vertical transfer register 20 reads out the signal electrons generated by each light receiving region 10 and transfers the signal electrons in the vertical direction (the direction of the arrow a in the figure) by driving the transfer electrodes 50A and 50B. The operation of reading the signal electrons from the light receiving region 10 to the vertical transfer register 20 is performed by driving the upper transfer electrode 50B.
Further, the channel stop region 40 prevents electron leakage (crosstalk) between adjacent pixels.
[0007]
Further, as shown in FIG. 10, a photodiode having the above-described HAD structure is provided in the light receiving region 10 of each pixel. That is, in the light receiving region 10, a signal electron accumulation region 11 is provided by forming a low-concentration N-type impurity region in a P-type well region 61 formed in a silicon substrate 60, and a high-concentration P-type The hole accumulation region 12 is provided by forming an impurity region. When light is incident on the light receiving region 10, mainly in a depletion layer formed at the boundary between the P-type impurity region (the hole accumulation region 12 and the P-well region 61) and the N-type impurity region (the signal electron accumulation region 11). Photoelectric conversion occurs, and signal electrons generated by the photoelectric conversion are stored in the signal electron accumulation region 11 and the surrounding depletion layer, and holes are attracted to the hole accumulation region 12 side.
[0008]
As a method of forming each of the impurity regions of the signal electron accumulation region 11 and the hole accumulation region 12 of the light receiving region 10, a self-aligned ion implantation process using the transfer electrodes 50 </ b> A and 50 </ b> B as a mask pattern is described. Therefore, a method of implanting each impurity ion is adopted.
[0009]
In FIG. 10, a vertical transfer register 20 and a channel stop region 40 are formed adjacent to the light receiving region 10. A signal charge readout region 62 at a predetermined interval is formed between the light receiving region 10 and the vertical transfer register 20.
Further, transfer electrodes 50A and 50B (only the transfer electrode 50A is visible in FIG. 10) are provided on the silicon substrate 60 with the gate oxide film 30 interposed therebetween. A film 70 is formed.
[0010]
By the way, in the structure of the light receiving region 10 as described above, when the hole accumulation region 12 is completely adhered to the adjacent read region 62, the energy required for reading the signal charge increases, and a large read voltage is required. There's a problem.
Conventionally, as shown in FIG. 11, for example, as shown in FIG. 11, when the hole accumulation region 12 is formed by boron ion implantation, by controlling the injection position, the hole accumulation region 12 faces the readout region 62 of the hole accumulation region 12. An offset region 13 which is set back by a certain amount is provided, and the P-type impurity concentration in this portion is lowered to lower the read voltage.
[0011]
As a specific method for obtaining such an offset region 13, in the ion implantation step when forming the hole accumulation region 12, the ion implantation direction is inclined from the readout region side to the pixel side. In addition, a region into which impurity ions are not implanted is provided by using the thickness of the transfer electrode.
For example, in the example shown in FIG. 11, the offset region 13 having a width of 40 nm is formed by performing ion implantation (arrow b in the drawing) with a tilt of 7 degrees with respect to the transfer electrode film of 300 nm. Can be.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the offset region 13 of the hole accumulation region 12 is to be provided by self-aligned ion implantation using the mask pattern of the transfer electrodes 50A and 50B as described above, the film is not formed in the overlapping portion of the transfer electrodes 50A and 50B. Since the thickness is increased and a partially raised state is obtained, impurity ions are blocked in this portion, and a region to which no impurity is added is generated.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state of ion implantation at a portion where the transfer electrodes 50A and 50B overlap when the ion implantation shown in FIG. 11 is performed, and shows a cross section taken along line BB of FIG.
As shown in the figure, in the portion where the two transfer electrodes 50A and 50B overlap, if the insulating film (not shown) between the electrodes is included, the total film thickness is 700 nm and the offset region is 85 nm.
[0013]
FIG. 13 is a plan view showing a pattern shape of the hole accumulation region 12 and the offset region 13 in this case. The offset region 13 is formed in a part of the hole accumulation region 12.
In this description, the non-implanted region of the impurity ions formed in such a state that a part of the hole accumulation region 12 is partially embedded is referred to as an impurity deficient region 12A for convenience.
When such an impurity-deficient region 12A is generated, a dark current is generated in this portion, causing an increase in white spot noise and a problem of deteriorating image quality.
[0014]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a properly shaped offset region and a hole accumulation region, thereby achieving both low noise due to suppression of dark current and low read voltage, and a method of manufacturing the same. It is in.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention arranges, in an upper layer of a semiconductor substrate, a plurality of pixels including a photoelectric conversion region that generates signal charges according to the amount of incident light, and a pixel row including the plurality of pixels. A transfer unit for reading out the signal charges generated by each pixel and sequentially transferring the signal charges in the pixel column direction, and controlling the transfer of the signal charges read into the transfer unit on the transfer unit of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a solid-state imaging device provided with a plurality of transfer electrodes, comprising: forming a signal electron accumulation region in a photoelectric conversion region of the plurality of pixels; and forming a hole accumulation region above the signal electron accumulation region. Forming, the step of forming the hole accumulation region, performing ion implantation inclined from the transfer unit side to the photoelectric conversion region side by self-alignment using the plurality of transfer electrodes, A first ion implantation step of adding impurity ions while leaving an offset region in which ions are not implanted in the charge readout region between the charge conversion region and the transfer unit; and a self-alignment using the plurality of layers of transfer electrodes. When the first ion implantation step is performed, a plurality of layers of transfer electrodes are intercepted by raised portions overlapping with each other to block the ions. A second ion implantation step of reducing at least a part of the defective region by performing ion implantation with a different ion implantation.
[0016]
In addition, the present invention may further include a plurality of pixels provided in an upper layer of the semiconductor substrate and including a photoelectric conversion region that generates signal electrons according to the amount of incident light, and a pixel column formed of the plurality of pixels in the upper layer of the semiconductor substrate. A transfer unit that reads out signal electrons generated by each pixel and sequentially transfers the read out in the pixel column direction, and a signal provided on the transfer unit of the semiconductor substrate in an upper layer of the semiconductor substrate and read into the transfer unit. A plurality of transfer electrodes for controlling electron transfer, wherein a signal electron accumulation region is formed in a photoelectric conversion region of the plurality of pixels, and a hole accumulation region is formed above the signal electron accumulation region. The hole accumulation region performs ion implantation inclined from the transfer unit side to the photoelectric conversion region side by self-alignment using the plurality of layers of transfer electrodes, so that the ion implantation is performed between the photoelectric conversion region and the transfer unit. When a first ion implantation step is performed by self-alignment using a first ion implantation region to which impurity ions are added while leaving an offset region in which ions are not implanted in the load readout region, and the plurality of layers of transfer electrodes. By performing ion implantation by changing the implantation method from the first ion implantation step, a defect region of impurity ions generated by blocking ions at a raised portion where a plurality of transfer electrodes overlap with each other, A second ion implantation region to which impurity ions are added in a state where at least a part of the defect region is reduced.
[0017]
In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, when forming a hole accumulation region having an offset region in an oblique ion implantation process by self-alignment using a plurality of transfer electrode films, By reducing the resulting defective region of the hole accumulation region by the second ion implantation step, a solid-state imaging device having an appropriately shaped offset region and a hole accumulation region can be manufactured, and noise can be reduced by suppressing dark current. It is possible to provide a solid-state imaging device that can achieve both low reading voltage.
Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, the hole accumulation region having the offset region is formed by a first ion implantation region formed by a diagonal ion implantation process by self-alignment using a plurality of transfer electrode films; Since the first ion-implanted region has the second ion-implanted region for reducing a defect region generated therein, a solid-state imaging device having an appropriately shaped offset region and a hole accumulation region can be formed, and low solid-state imaging can be achieved by suppressing dark current. Noise reduction and read voltage reduction can both be achieved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a solid-state imaging device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a plan view showing a device arrangement of a CCD solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
This CCD solid-state imaging device includes a plurality of pixels 110 in a two-dimensional array on a semiconductor substrate 100 and a plurality of CCD vertical transfer registers 120 for reading signal electrons from each pixel 110 and transferring the signals in the vertical direction for each pixel column. A CCD horizontal transfer register 130 that receives signal electrons from each CCD vertical transfer register 120 and transfers the signal electrons in the horizontal direction, and an output unit 140 that converts signal electrons into electric signals at the final stage of the CCD horizontal transfer register 130. Have.
Further, a channel stop region 150 is provided between the pixel column of each pixel 110 and the adjacent CCD vertical transfer register 120.
[0019]
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of transfer electrodes with respect to a light receiving area (photo sensor area), a vertical transfer register, and a channel stop area of each pixel of the CCD solid-state imaging device shown in FIG.
2, each pixel 110 has a rectangular light receiving area 111, and a vertical transfer register 120 and a channel stop area 150 are arranged near one side of the light receiving area 10. On the upper surface, two-layer transfer electrodes 160A and 160B are formed via a gate oxide film. In FIG. 2, the lower first transfer electrode 160A is indicated by a solid line, and the upper second transfer electrode 160B is indicated by a broken line.
Each of the transfer electrodes 160A and 160B is formed in a pattern surrounding the light receiving region 111, and the transfer electrodes 160A and 160B are arranged in a state where a part of each of the transfer electrodes 160A and 160B overlaps on both sides in the horizontal direction of the light receiving region 111. .
[0020]
A signal charge readout region 162 is formed between each pixel 110 and the CCD vertical transfer register 120 at a predetermined interval, and the CCD vertical transfer register 120 reads out the signal electrons generated by each light receiving region 110 in the readout region 162. , And transferred in the vertical direction (the direction of arrow a in the figure) by driving by the transfer electrodes 160A and 160B. The operation of reading the signal electrons from the light receiving region 110 to the vertical transfer register 120 is performed by driving the upper transfer electrode 160B.
[0021]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of each pixel in the CCD solid-state imaging device shown in FIG. 1, and shows a cross section taken along line AA of FIG.
As shown in the drawing, also in the CCD solid-state imaging device of the present embodiment, the light receiving region 111 of each pixel 110 has the above-mentioned HAD structure, and the low-density region is formed in the P-type well region 101 formed on the silicon substrate 100. The N-type impurity region is formed to provide a signal electron accumulation region 112, and a high-concentration P-type impurity region is formed thereover to provide a hole accumulation region 113. The pattern shape of 113 is different from the conventional example shown in FIGS.
It is to be noted that transfer electrodes 160A and 160B are arranged on a silicon substrate 100 with a gate insulating film 190 interposed therebetween, and a light-shielding film 192 is provided thereon with an insulating film 191 interposed therebetween as in the conventional case.
[0022]
FIG. 4 is a schematic plan view showing the pattern shape of the hole accumulation region 113 in this example.
Also in this example, the offset region 114 into which the impurity (boron) ions are not implanted is provided on the side of the readout region 162 of the hole accumulation region 113, but the overlapped portion of the transfer electrodes 160A and 160B is shown in FIG. There is no deficient region 12A as shown in FIG. 3, and conversely, a protruding region 113A by additional ion implantation is provided.
It is to be noted that such a protruding region 113A is provided in a portion where the transfer electrodes 160A and 160B overlap, and therefore does not affect the read operation of the signal electrons driven by the upper-layer transfer electrode 160B. Does not rise.
[0023]
Next, an ion implantation method for forming such a hole accumulation region 113 will be described.
In the present example, a first ion implantation region having a pattern similar to that of the related art is formed by a first ion implantation process, and a second ion implantation for reducing a defect region generated in the first ion implantation region is performed. The region is formed by the second ion implantation step, and the pattern shape of the hole accumulation region 113 having the offset region 114 and the protruding region 113A shown in FIG. 4 is obtained by combining the two ion implantation regions.
[0024]
First, in the formation of the first ion implantation region by the first ion implantation step, the ion implantation direction was inclined from the readout region side to the pixel side in the same manner as in the method of the conventional example shown in FIGS. This is performed by a boron ion implantation process.
Also in this example, it is assumed that boron ion implantation is performed with the ion implantation direction (arrow b) inclined by 7 degrees from the readout region side to the pixel side.
As a result, as shown in FIG. 5, the single-layer portion of the transfer electrodes 160A and 160B has a width of 40 nm due to the self-alignment of the 300-nm transfer electrode film, and the 700-nm transfer electrode overlaps the transfer electrode 160A and 160B. A first ion implantation region 170 having an offset region 114 having a width of 85 nm is formed by self-alignment of the film. This portion having a width of 85 nm is the impurity-deficient region 170A in the first ion-implanted region 170.
[0025]
Therefore, in order to compensate for the defective region 170A and obtain a better dark current suppressing effect, a second ion implantation region is formed by a second ion implantation process.
FIG. 6 is a plan view showing a photoresist mask used in the second ion implantation step.
The mask 180 has a linear opening pattern 181 in the pixel row direction including the above-described defective region 170A. Such a mask 180 is disposed on the upper surfaces of the transfer electrodes 160A and 160B to implant boron ions. By doing so, a band-like ion implantation region penetrating the upper surface of each light receiving region 111 in the horizontal direction is formed.
[0026]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the second ion implantation step, and shows a cross section taken along line BB of FIG.
As shown in the figure, in the second ion implantation step, a band-shaped second ion implantation region having no offset region is performed by performing ion implantation (arrow c in the figure) in a direction orthogonal to the light receiving region 111. To form
In the example shown in FIG. 7, since the same ion implantation apparatus used in the first ion implantation step is used, the ion implantation direction is also inclined by 7 degrees with respect to the semiconductor substrate (work) in the second ion implantation step. It was done.
Therefore, in the second ion implantation step, the semiconductor substrate is rotated 90 degrees in the horizontal direction, and ion implantation is performed in the ion implantation direction inclined at 7 degrees in the direction of the paper of FIG. Thereby, in the horizontal transfer direction of the solid-state imaging device, it is possible to perform ion implantation orthogonal to the light receiving region 111, and it is possible to implant ions to regions near the transfer electrodes 160A and 160B.
[0027]
Thereafter, by removing the resist mask 180, as shown in FIG. 8, a band-shaped second ion-implanted region 171 penetrating substantially the center of the light-receiving region 111 in the horizontal transfer direction can be formed.
The dose of boron in the second ion implantation step is, for example, in the range of 10% to 100% of the dose in the first ion implantation step. Further, the energy in the second ion implantation step is, for example, 50% to 100% of the energy in the first ion implantation step.
[0028]
Therefore, the hole accumulation region 113 having the protruding region 113A as shown in FIG. 4 can be formed by combining the first ion implantation region 170 shown in FIG. 5 and the second ion implantation region 171 shown in FIG.
This makes it possible to form a solid-state imaging device in which a defective region is filled as shown in FIG. 13 and the effect of suppressing dark current is enhanced.
Note that the first ion-implanted region 170 and the second ion-implanted region 171 have an overlap region, and the concentration of impurity ions in the overlap region is high. However, since there is no problem in characteristics, FIG. This can be handled by a mask 180 having a simple shape as shown in FIG.
[0029]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications are possible.
First, the above-described first ion implantation step and second ion implantation step are not particularly limited in order, and can be appropriately selected depending on the working environment and the like.
Further, in the above-described example, the case where the transfer electrode has a two-layer structure is described, but the present invention can be similarly applied to the case where the transfer electrode has three or more layers.
It should be noted that, even in a solid-state image sensor actually provided with a transfer electrode having a three-layer structure, a portion adjacent to the light receiving region has a two-layer transfer electrode as described in the embodiment of the present invention. In general, the electrodes are arranged so as to overlap with each other. For such a structure, the method according to the above-described embodiment can be applied almost as it is.
[0030]
Further, in the above-described example, the example has been described in which the second ion-implanted region having the protruding region only in the overlapping portion of the two-layer transfer electrode is formed. A second ion implantation region having a region may be formed.
For example, since signal charges are read out of the two-layer transfer electrodes by driving the second upper transfer electrode, the path of signal electrons read from the pixel to the transfer register is located in the lower region of the second transfer electrode. It is formed.
Therefore, the lower region of the lower first transfer electrode does not affect the readout characteristics of the signal charge. Therefore, even if a high-concentration P-type impurity region is arranged close to the first transfer electrode, the readout voltage of the signal electrons is reduced. Will not be raised. Therefore, by extending the above-described hole accumulation region protruding region to the region close to the first transfer electrode, the effect of suppressing dark current can be improved without lowering the readout characteristics.
[0031]
Further, in the above-described example, the example in which the defect region generated in the first ion implantation step is completely eliminated and the second ion implantation region having the protruding region is further formed, but only a part of the defect region is formed. A second ion implantation for reducing the size may be performed.
The mask used for the second ion implantation is of course not limited to a mask having a linear opening pattern, and may be a mask having a dot opening pattern. Needless to say, it can be appropriately selected according to the conditions. It is also possible to use a mask other than a photoresist mask.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, when forming a hole accumulation region having an offset region in an oblique ion implantation process by self-alignment using a plurality of transfer electrode films, By reducing the defect region of the hole accumulation region caused by the overlapping portion of the transfer electrode by the second ion implantation step, a solid-state imaging device having an appropriately shaped offset region and a hole accumulation region can be manufactured. There is an effect that it is possible to provide a solid-state imaging device that can achieve both low noise and low read voltage by suppressing the noise.
Further, according to the solid-state imaging device of the present invention, a hole accumulation region having an offset region is formed in a self-aligned oblique ion implantation process using a plurality of transfer electrode films; Since the first ion-implanted region has the second ion-implanted region for reducing a defect region generated, a solid-state imaging device having an appropriately shaped offset region and a hole accumulation region can be configured, and dark current can be suppressed. Therefore, there is an effect that both noise reduction and read voltage reduction can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a device arrangement of a CCD solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a peripheral portion of a pixel in the CCD solid-state imaging device shown in FIG.
3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2, showing an internal structure of a pixel peripheral portion in the CCD solid-state imaging device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a plan view showing a pattern shape of a hole accumulation region in the CCD solid-state imaging device shown in FIG.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a first ion implantation step for forming the hole accumulation region shown in FIG.
FIG. 6 is a plan view showing a photoresist mask used in a second ion implantation step for forming the hole accumulation region shown in FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a second ion implantation step for forming the hole accumulation region shown in FIG.
8 is a plan view showing a pattern shape of a second ion implantation region formed by a second ion implantation step shown in FIG.
FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a peripheral portion of a pixel in a conventional CCD solid-state imaging device.
FIG. 10 is a sectional view taken along line AA of FIG. 9;
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 9 illustrating an ion implantation step when an offset region is provided in a hole accumulation region of a light receiving region in a conventional CCD solid-state imaging device.
12 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 9 showing a state where the width of an offset region is increased at a portion where transfer electrodes overlap in the ion implantation step shown in FIG. 11;
FIG. 13 is a plan view showing a pattern shape of a hole accumulation region and an offset region formed in the ion implantation step shown in FIGS. 11 and 12.
[Explanation of symbols]
100 semiconductor substrate, 110 pixels, 111 light receiving area, 112 signal electron accumulation area, 113 hole accumulation area, 113A projection area, 114 offset area, 120 CCD vertical transfer register, 130 CCD horizontal transfer register, 140 output section, 150 channel stop area, 160A, 160B transfer electrode, 162 read area, 170 ion implantation area, 171: second ion-implanted region, 180: mask.

Claims (9)

半導体基板の上層に、入射光量に応じた信号電荷を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され、各画素によって生成された信号電荷を読み出して画素列方向に順次転送する転送部とを設けるとともに、前記半導体基板の転送部上に前記転送部内に読み出された信号電荷の転送を制御する複数層の転送電極を設けた固体撮像素子の製造方法であって、
前記複数の画素の光電変換領域に信号電子蓄積領域を形成する工程と、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域を形成する工程とを有し、
前記正孔蓄積領域を形成する工程は、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加する第1のイオン注入工程と、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第1のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第1のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する第2のイオン注入工程と、
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
A plurality of pixels including a photoelectric conversion region that generates signal charges according to the amount of incident light, and a plurality of pixels arranged along a pixel column formed of the plurality of pixels in an upper layer of the semiconductor substrate, and a signal charge generated by each pixel And a transfer unit for sequentially reading the signal charges in the pixel column direction, and a plurality of transfer electrodes for controlling the transfer of the signal charges read into the transfer unit on the transfer unit of the semiconductor substrate. A method for manufacturing an element,
Forming a signal electron accumulation region in the photoelectric conversion region of the plurality of pixels, and forming a hole accumulation region in an upper layer of the signal electron accumulation region,
The step of forming the hole accumulation region,
By performing ion implantation inclined from the transfer unit side to the photoelectric conversion region side by self-alignment using the plurality of transfer electrodes, an offset region where ions are not implanted in the charge readout region between the photoelectric conversion region and the transfer unit is set. A first ion implantation step of adding impurity ions while remaining,
When the first ion implantation process is performed by self-alignment using the plurality of transfer electrodes, the plurality of transfer electrodes overlap with each other in the raised portions where the ions are blocked by the overlapping portions. A second ion implantation step of reducing at least a part of the defective region by performing ion implantation with a different implantation method from the first ion implantation step;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
前記第2のイオン注入工程では、前記第1のイオン注入工程と異なる注入角度とマスクを用いてイオン注入を行うことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein in the second ion implantation step, ion implantation is performed using an implantation angle and a mask different from those in the first ion implantation step. 3. 前記第2のイオン注入工程では、前記オフセット領域の一部に不純物イオン領域がはみ出した状態でイオン注入を行うことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein in the second ion implantation step, the ion implantation is performed in a state where the impurity ion region protrudes from a part of the offset region. 3. 前記第2のイオン注入工程では、前記オフセット領域内の前記欠損領域に近接する部分に不純物イオン領域がはみ出した状態でイオン注入を行うことを特徴とする請求項3記載の固体撮像素子の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein in the second ion implantation step, the ion implantation is performed in a state where the impurity ion region protrudes from a portion of the offset region adjacent to the defect region. 5. . 前記第2のイオン注入工程では、前記オフセット領域内の前記複数層の転送電極のうちの信号電子の読み出しに用いない転送電極に近接する部分に不純物イオン領域がはみ出した状態でイオン注入を行うことを特徴とする請求項3記載の固体撮像素子の製造方法。In the second ion implantation step, the ion implantation is performed in a state where the impurity ion region protrudes into a portion of the transfer electrodes of the plurality of layers in the offset region which is not used for reading out the signal electrons and is close to the transfer electrode. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 3, wherein: 前記第2のイオン注入工程では、前記画素列と直交する方向に沿って前記欠損領域を含む線状の開口パターンを有するマスクを用いてイオン注入を行うことを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子の製造方法。3. The solid according to claim 2, wherein in the second ion implantation step, ion implantation is performed using a mask having a linear opening pattern including the defective region along a direction orthogonal to the pixel columns. A method for manufacturing an image sensor. 前記第2のイオン注入工程では、各画素毎の前記欠損領域に対応する点状の開口パターンを有するマスクを用いてイオン注入を行うことを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子の製造方法。3. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 2, wherein in the second ion implantation step, ion implantation is performed using a mask having a dot-shaped opening pattern corresponding to the defective region for each pixel. . 前記信号電子蓄積領域を形成する工程では、前記半導体基板に設けたP型ウェル領域にN型不純物イオンを注入することにより、低濃度N型不純物拡散領域を形成し、前記正孔蓄積領域を形成する工程では、前記半導体基板の信号電子蓄積領域の上層に前記第1のイオン注入工程及び第2のイオン注入工程によってP型不純物イオンを注入することにより、高濃度P型不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。In the step of forming the signal electron accumulation region, a low concentration N-type impurity diffusion region is formed by implanting N-type impurity ions into a P-type well region provided in the semiconductor substrate, and the hole accumulation region is formed. In this step, a high-concentration P-type impurity diffusion region is formed by implanting P-type impurity ions into the upper layer of the signal electron accumulation region of the semiconductor substrate by the first ion implantation step and the second ion implantation step. 2. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein: 半導体基板の上層に設けられ入射光量に応じた信号電子を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、
前記半導体基板の上層に前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され各画素によって生成された信号電子を読み出して画素列方向に順次転送する転送部と、
前記半導体基板の上層で前記半導体基板の転送部上に設けられ前記転送部内に読み出された信号電子の転送を制御する複数層の転送電極とを備え、
前記複数の画素の光電変換領域には信号電子蓄積領域が形成されるとともに、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域が形成され、
前記正孔蓄積領域は、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加した第1のイオン注入領域と、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第1のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第1のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する状態で不純物イオンを添加した第2のイオン注入領域と、
を有することを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of pixels including a photoelectric conversion region that is provided in an upper layer of the semiconductor substrate and generates signal electrons according to the amount of incident light,
A transfer unit that is arranged along a pixel column composed of the plurality of pixels in the upper layer of the semiconductor substrate, reads out signal electrons generated by each pixel, and sequentially transfers the signal electrons in a pixel column direction,
A plurality of transfer electrodes provided on the transfer portion of the semiconductor substrate in an upper layer of the semiconductor substrate and controlling transfer of signal electrons read into the transfer portion,
A signal electron accumulation region is formed in the photoelectric conversion region of the plurality of pixels, and a hole accumulation region is formed above the signal electron accumulation region,
The hole accumulation region,
By performing ion implantation inclined from the transfer unit side to the photoelectric conversion region side by self-alignment using the plurality of transfer electrodes, an offset region where ions are not implanted in the charge readout region between the photoelectric conversion region and the transfer unit is set. A first ion-implanted region to which impurity ions are added in a state where it is left;
When the first ion implantation process is performed by self-alignment using the plurality of transfer electrodes, the plurality of transfer electrodes overlap with each other in the raised portions where the ions are blocked by the overlapping portions. A second ion implantation region to which impurity ions are added in a state where at least a part of the defective region is reduced by performing ion implantation with a different implantation method from the first ion implantation step;
A solid-state imaging device comprising:
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