JP2004281436A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Sogo Ota
宗吾 太田
Masayuki Matsunaga
誠之 松長
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which no crystal defect caused by an STI stress layer exists and, in addition, the occurrence of leak currents in the reverse direction of a pn junction in the depletion layer of a semiconductor element can be reduced. <P>SOLUTION: A plurality of semiconductor elements are integrally formed on the main surface of a semiconductor substrate. An insulating film formed by partially oxidizing the semiconductor substrate insulates the semiconductor elements from each other, and the end of the insulating film in the direction of the main surface is positioned at a location which is farther depressed toward the semiconductor substrate side than the plane formed of the main surface of the semiconductor substrate in the cross section of the substrate perpendicular to the main surface. In addition, the semiconductor elements are formed so that the positions of their end sections in the direction of the main surface may roughly become coincident with the position of the end of the insulating film in the direction of the main surface in the cross section of the semiconductor substrate perpendicular to the main surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関する発明であって、より特定的には、複数の半導体素子が集積して形成された半導体装置に関する発明である。
【0002】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置の一つとして、増幅型MOSセンサが用いられた固体撮像装置が注目されている。当該固体撮像装置は、各画素毎に各セル毎にフォトダイオードで検出した信号をトランジスタで増幅するものであり、高感度という特徴を持つ。
【0003】
ここで、上記固体撮像装置の一例について、図面を参照しながら説明する。図7は、当該固体撮像装置の回路構成を示した図である。当該固体撮像装置は、フォトダイオード31−1−1〜31−m−n、転送トランジスタ32−1−1〜32−m−n、リセットトランジスタ33−1−〜33−m−n、増幅トランジスタ34−1−1〜34−m−n、行選択トランジスタ35−1−1〜35−m−n、行信号線36−1〜36−m、行信号蓄積部37、列選択部38、行選択部39、転送トランジスタ制御線40−1〜40−n、リセットトランジスタ制御線41−1〜41−n、行選択トランジスタ制御線42−1〜42−n、負荷トランジスタ群43および画素部電源44を備える。
【0004】
フォトダイオード31−1−1〜31−m−nは、入力してくる光を電気信号に変換する。転送トランジスタ32−1−1〜32−m−nは、フォトダイオード31−1−1〜31−m−nの信号を転送する。増幅トランジスタ34−1−1〜34−m−nは、転送された信号電荷を増幅する。行選択トランジスタ35−1−1〜35−m−nは、信号を読み出すラインを選択する。リセットトランジスタ33−1−1〜33−m−nは、信号電荷をリセットする。なお、フォトダイオード31−1−1〜31−m−n、転送トランジスタ32−1−1〜32−m−n、リセットトランジスタ33−1−〜33−m−n、増幅トランジスタ34−1−1〜34−m−n、行選択トランジスタ35−1−1〜35−m−nは、図7に示されるように、垂直方向にm段、水平方向にn段存在する単位セルに二次元的に配置されている。
【0005】
行選択部39は、行選択トランジスタ35−1−1〜35−m−nのゲートに結線されている行選択トランジスタ制御線42−1〜42−nが水平方向に配線されており、信号を読み出す行を決定する。リセットトランジスタ制御線41−1〜41−nは、リセットトランジスタ33−1−1〜33−m−nのゲートに結成されている。行選択トランジスタ35−1−1〜35−m−nのソースは、行信号線36−1〜36−mに結線されており、その一端には負荷トランジスタ群43が設けられている。行信号線36−1〜36−mの他端は、1行分の信号を取り込むスイッチトランジスタを含む行信号蓄積部37に結合されている。行信号蓄積部37は、列選択部38から供給される列選択パルスにしたがって、最終出力を順次出力する。
【0006】
以上のように構成された上記従来の固体撮像装置について、その動作について図面を参照しながら説明する。図8は、当該固体撮像装置を駆動させるためのパルス信号のタイミング図である。
【0007】
まず、行選択部39は、行選択トランジスタ制御線42−1をハイレベルにする行選択パルス101−1を印加する。これにより、当該行選択トランジスタ制御線42−1の配線されている行の行選択トランジスタ35−1−1〜35−m−1が、にONされる。応じて、当該行選択トランジスタ制御線42−1が接続された行の増幅トランジスタ34−1−1〜34−m−1と負荷トランジスタ群43とでソースフォロア回路が構成される。
【0008】
次に、行選択部39は、行選択トランジスタ制御線42−1がハイレベルの期間中に、リセットパルス102−1を印加して、リセットトランジスタ制御線41−1をハイレベルにする。これにより、増幅トランジスタ34−1−1〜34−m−1のゲート領域は、結線されている浮遊拡散層の電位をリセットする。
【0009】
次に、行選択部39は、行選択トランジスタ制御線42−1がハイレベルの期間中に、転送パルス103−1を印加して、転送トランジスタ制御線40−1をハイレベルにする。これにより、フォトダイオード31−1−31〜1−m−1に蓄積された信号電荷を浮遊拡散層に転送する。この時、浮遊拡散層に接続されている増幅トランジスタ34−1−1〜34−m−1のゲート電圧は、当該浮遊拡散層の電位と同じになる。応じて、当該電圧とほぼ同等の電圧が、行信号線36−1〜36−mに現れる。このとき、スイッチトランジスタを含む行信号蓄積部37に信号が転送される。
【0010】
次に、列選択部38は、図8に示される列選択パルス106−1−1〜106−m−1を行信号蓄積部37に対して出力する。応じて、出力端子からは、図8の最終出力107−1が出力信号として出力される。これにより、1行目の信号が出力される。なお、2行目以降の動作は、1行目の動作と同様であるので、説明を省略する。以上のような動作により、固体撮像装置が撮像した画像データが、出力端子から出力される。
【0011】
ここで、図9は、図7に示される固体撮像装置の単位セルの構造を示した模式図である。なお、図9に示される模式図は、上記固体撮像装置の単位セルのイメージを表すための図であり、その構造は、図7に示されるものと完全一致していない。
【0012】
図9に示される固体撮像装置の単位セルは、フォトダイオード51−1および51−2、ソースドレイン部52−1および52−2、MOSトランジスタゲート電極53および54、コンタクト部55ならびに素子分離部56および57を備える。コンタクト部55は、上部の配線層との接続を行う。素子分離部56は、隣接するフォトダイオード51同士を分離する。素子分離部57は、フォトダイオード51とトランジスタとを分離する。
【0013】
以上のように構成された固体撮像装置の単位セルにおいて、その断面図を図10に示す。図10は、当該固体撮像装置の単位セルにおける図9のW−X−Y−Zに沿った断面図である。それでは、図10に示される断面図について説明する。
【0014】
図10に示される断面図には、半導体基板50、フォトダイオード51−1および51−2、ソースドレイン部52−1および52−2、MOSトランジスタゲート電極53、素子分離部56および57ならびにゲート絶縁膜58が記載されている。
【0015】
ここで、図10の断面図に示される素子分離部56および57の構造は、0.25μルール以降では、STI(Shallow Trench Isolation)という構造が適用されている。当該STIは、シリコン基板50が掘り込まれて、掘り込まれた部分に絶縁膜が埋め込まれる構造である。
【0016】
近年、トランジスタ等の素子のサイズが微細化により急速に小さくなっている。それに伴い、ソースドレイン部52−1および52−2等の深さも、急速に浅くなり、現在では、その深さは、約0.1μ程度となっている。それに伴い、素子分離部56および57の幅も急速に狭くなっている。STIは、このような幅の狭い素子分離を行うことができるという利点を有する。
【0017】
【特許文献1】
特開2001−345439号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記STIが適用されたMOS型のセンサーでは、結晶欠陥が発生しやすく、その結果、当該センサの性能が劣化するという問題を有する。それでは、以下に、STIが適用されたMOS型のセンサの性能が劣化する原因について、図面を参照しながら説明する。図11は、STIの構造を示した断面図である。図12は、図11のX−Y方向における欠陥密度の分布を示した図である。
【0019】
図11に示されるSTI構造は、中央が削り取られた半導体基板90と、その削り取られた部分に埋め込まれた絶縁膜91とにより構成されている。そして、図11に示されるように、絶縁膜91の上面の角の近傍には、発生する結晶欠陥92が発生しており、さらに、絶縁膜91の下には、結晶欠陥93が発生している。これら欠陥は、半導体基板90の内部にいくつか分布するように発生し、大きさが0.5μ程度以上の大きな欠陥である。当該な結晶欠陥92および93は、STIによる素子分離が適用されたMOS型固体撮像装置において、再生画面における白い点欠陥が発生する原因となっている。
【0020】
また、STIの半導体基板90界面を断面X−Y方向に添って詳しく解析すると、図12に示される通り、XからY方向に界面に近づくに連れて、小さな欠陥が増加していることがわかる。界面に近づくに連れて増加する欠陥は、界面欠陥層94およびSTIストレス欠陥層95と呼ばれる。このうち、界面欠陥層94は、半導体基板90との絶縁膜91との境界面近傍に発生する結晶欠陥である。一方、STIストレス欠陥層95は、STIの絶縁膜91が形成されたときに半導体基板90に対して与えられるストレスによって発生する結晶欠陥である。当該STIストレス欠陥層95は、絶縁膜91から離れる方向に境界面から0.02μまで発生している。このような、STIストレス欠陥層95は、再生画面上での不均一なムラの発生の原因となる。
【0021】
上記問題に対して、最近のデジタル技術の進歩により、前者の点欠陥については、補正が可能となってきている。しかしながら、後者の不均一なムラの補正には、画面全体を記憶するためのメモリが必要となり、MOS型固体撮像装置全体のコスト高騰につながるという問題が存在する。
【0022】
上記問題に対して、STI以前の0.35μルールに採用されていたLOCOS(Local Oxdation Siliconの略)分離の適用が考えられる。図13は、LOCOS分離が適用された半導体装置の構造を示した断面図である。当該LOCOS分離では、半導体基板201上において、素子分離部を形成したい場所が局所的に酸化されることで、絶縁膜であるLOCOS酸化膜202が形成される。その後、当該LOCOS酸化膜202に隣接するように、ソースドレイン部207が形成される。
【0023】
ここで、上記LOCOS分離では、LOCOS酸化膜202の形成の為に半導体基板201が掘りこまれない。その為、当該LOCOS分離が適用された半導体基板201は、STIによる素子分離が行われた半導体基板90に比べて、結晶欠陥206の数が少なくなるというメリットを有する。
【0024】
また、図13のX−Y方向の欠陥密度分布は、図14に示されるように、STIストレス欠陥層95に相当するものが存在せず、境界面に近づくにつれて増加するLOCOS界面欠陥層300のみが存在する。なお、図14は、図13におけるX−Y方向の欠陥密度の分布を示した図である。このように、LOCOS分離が適用された場合において、STIストレス欠陥層95が発生しない理由は、STIのように半導体基板が掘り込まれる工程が当該LOCOS分離にはないからであると考えられる。これにより、LOCOS分離が適用されたMOS型固体撮像素子では、STIストレス欠陥層95の存在による、再生画面上での不均一なムラが軽減される。
【0025】
しかしながら、上記従来のLOCOS素子分離では、図13の点線208および209の間に挟まれた空乏層210が、LOCOS酸化膜202の形成に伴って形成されるバーズビーク203の下に位置することになる。当該バーズビーク203の下には、多数の結晶欠陥が存在していることがわかっている。このような多数の結晶欠陥が存在する層と空乏層とが重なることは、トランジスタなどにおけるpn接合逆方向リーク電流の発生の原因となり、ひいては、固体撮像装置の性能低下につながる。
【0026】
また、上記従来のLOCOS素子分離では、LOCOS酸化膜202の膜厚は、380nm〜450nmである。そして、その内の約半分が、半導体基板表面より上部に露出している。その為、当該LOCOS酸化膜202上に、トランジスタのゲート電極等を微細に形成することが困難になる。さらに、STIと比較して、素子分離に必要な横幅も大きくなる。その結果、半導体装置の微細化を図ることができない。
【0027】
そこで、本発明の目的は、STIストレス層による結晶欠陥が存在せず、かつ、半導体素子の空乏層におけるpn接合逆方向リーク電流の発生を低減することができる半導体装置を提供することである。
【0028】
また、本発明のその他の目的は、微細化を図ることができる半導体装置を提供することである。
【0029】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、半導体基板が部分的に酸化されることにより形成され、複数の半導体素子間を互いに分離し、半導体基板の主面に対する垂直断面において、主面方向の端部が、半導体基板の主面により形成される平面よりも半導体基板側に窪んだ場所に位置する絶縁膜を備えており、半導体素子は、半導体基板の主面に対する垂直断面において、主面方向の端部の位置が、絶縁膜の主面方向の端部の位置と略一致するように形成されている。
【0030】
本構成により、STIストレス層による結晶欠陥が存在せず、かつ、半導体素子の空乏層におけるpn接合逆方向リーク電流の発生を低減することができる半導体装置を提供することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
それでは、以下に、本発明の一実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る半導体装置の主面に対する断面図を示した図である。本発明に係る半導体装置は、好ましくは固体撮像装置やダイナミックロジックに適用されるものである。
【0032】
当該半導体装置は、半導体基板1、LOCOS酸化膜2およびソースドレイン層7を備える。また、点線8と点線9とに挟まれた領域には、空乏層10が発生する。当該半導体装置では、LOCOS酸化膜2は、バーズビークを有さず、かつ、その下面が略楕円形状を有している。そして、ソースドレイン層7の端部は、LOCOS酸化膜2の下面の楕円の長軸方向の端部と接触するように形成されている。
【0033】
それでは、以下に、上記半導体装置の作成方法について、図面を参照しながら説明する。図2および3は、当該半導体装置の作成手順を示した図である。
【0034】
まず、図2(a)に示されるように、Siの半導体基板1上に、シリコン酸化膜21が形成され、さらに、その上に、シリコン窒化膜22が形成される。
【0035】
次に、図2(b)に示されるように、LOCOS酸化膜2が形成される部分以外の部分に対して、レジスト23が形成される。
【0036】
その後、図2(c)に示されるように、レジスト23が形成されていない部分のシリコン窒化膜22が、部分的にドライエッチングにより取り除かれる。そして、図2(d)に示されるように、レジスト23が除去される。
【0037】
次に、図2(d)に示される半導体装置が、酸化炉において、酸化処理される。これにより、図2(e)に示されるように、シリコン窒化膜22が形成されていない部分に、LOCOS酸化膜2が形成される。なお、従来のLOCOS酸化膜の膜厚は、約400nmであるのに対して、本発明に係るLOCOS酸化膜2の膜厚は、従来のものよりも50nm程度薄く作成される。
【0038】
次に、図3(f)に示されるように、シリコン窒化膜22が、ドライエッチングにより除去される。その後、スピンエッチにより、シリコン酸化膜21全体およびLOCOS酸化膜2の一部が除去される。この際、スピンエッチによってLOCOS酸化膜2が削り取られる量としては、バーズビークがなくなる程度が好ましい。これにより、図3(g)に示されるようなLOCOS酸化膜2にが形成される。
【0039】
その後、ソースドレイン層7などの活性領域が、イオン打ち込みにより形成され、図3(h)に示すような半導体装置が完成する。なお、当該ソースドレイン層7は、その端部と、LOCOS酸化膜2の下面の楕円の長軸の端とが一致するように形成される。
【0040】
ここで、本願に係る半導体装置の物性について図面を参照しながら説明する。図4は、図1および図13において、S−S’−T’−Tの、欠陥密度の分布を示したグラフである。なお、縦軸は、欠陥密度を示し、横軸は、位置を示している。
【0041】
図4に示されるように、欠陥密度は、S−S’間すなわちLOCOS酸化膜2および202下では、低い値となっている。そして、S’−T’間すなわち図13のバーズビーク203下において、当該欠陥密度は、急激に増加し、高い値を示している。その後、T’−T間では、当該欠陥密度は、減少している。
【0042】
すなわち、従来の半導体装置では、空乏層210は、最も欠陥密度の高いS’−T’間に位置していたのに対して、本実施形態に係る半導体装置では、LOCOS酸化膜2のバーズビーク203が削り取られるので、欠陥密度の低いS−S’に空乏層10を位置させることが可能になる。
【0043】
以上のように、本実施形態に係る半導体装置によれば、半導体基板が掘りこまれないLOCOS酸化膜により素子分離が行われるので、STIストレス層による結晶欠陥が存在しなくなる。その結果、当該半導体装置が固体撮像装置に適用された場合には、再生画面上でのムラの発生が抑制される。
【0044】
また、本実施形態に係る半導体装置によれば、図4に示されるように、空乏層が、結晶欠陥の少ないところに位置することになるので、半導体素子の空乏層におけるpn接合逆方向リーク電流の発生を低減することができる。
【0045】
また、本実施形態に係る半導体装置によれば、LOCOS酸化膜が、バーズビークがなくなる程度まで削り取られるので、当該LOCOS酸化膜の図1の断面における高さhを低くすることができると共に、図1の断面における横幅w(最小分離幅)も小さくすることができる。その結果、当該半導体装置を微細化することが可能となる。
【0046】
なお、図1におけるLOCOS酸化膜が半導体基板表面より上部に出ている部分の高さhは、0nm〜50nmが好ましい。これは、0.18μルールにおいて、リソグラフィーフォーカスマージンに対応可能とするためである。また、0.18μルールでは、hが80nm以上になると、半導体装置の表面の凹凸のため、ゲート電極の加工ができないからである。
【0047】
また、上記LOCOS酸化膜の形状は、半導体基板の主面に対する垂直断面において、当該半導体基板に接触している部分の曲率が、当該半導体基板に接触していない部分の曲率よりも大きい形状であるとしてもよい。これによっても、LOCOS酸化膜が半導体基板表面より上部に出ている部分の高さhが、0nm〜50nmとされた場合と同様の効果をえることができる。
【0048】
また、上記LOCOS酸化膜の形状は、半導体基板の主面に対する垂直断面において、半導体基板の上方向へ突出している高さの最大値の、半導体基板側へ埋め込まれている深さの最大値に対する比の値が、1/4以下であるような形状であってもよい。これによっても、LOCOS酸化膜が半導体基板表面より上部に出ている部分の高さhが、0nm〜50nmとされた場合と同様の効果をえることができる。
【0049】
なお、上記LOCOS酸化膜下の図4に示される結晶欠陥密度分布は、LOCOS酸化膜製造の酸化温度などの条件を変えても同様の傾向が得られた。
【0050】
また、実際のpn接合逆方向リーク電流を測定すると、本発明の構造では実際に予測される値よりも小さい値が出た。ここで、当該測定は、バーズビークが取り去さられた後に行われたものである。すなわち、バーズビークが取り去られることにより、LOCOS酸化膜下の状態が変化し、その結果、pn接合逆方向リーク電流が、予測値よりも減少したものと考えられる。
【0051】
なお、図5に示されるように、図1よりもエッチングによってLOCOS酸化膜が削り取られる量が少なくてもよい。また、同様に、図6に示されるように、図1よりもエッチングによりLOCOS酸化膜が削り取られる量が多くてもよい。すなわち、図1、5および6において、LOCOS酸化膜の左右方向の両端が、少なくとも半導体基板の表面よりも下方向に窪んだ場所に位置するように、バーズビークが取り除かれていればよい。なお、図5の場合、LOCOS酸化膜2の上面の楕円部分の長軸の端と、ソースドレイン層7の端とが一致するように、当該ソースドレイン層7が形成される。
【0052】
なお、上記実施形態では、バーズビークが除去される場合には、LOCOS酸化膜の上部も一部除去されるものとしているが、当該LOCOS酸化膜の上部は必ずしも一部除去される必要はない。すなわち、本実施形態では、少なくともバーズビークの一部が除去されていれば、それ以外の部分は除去されなくてもよい。
【0053】
なお、本実施形態では、LOCOS酸化膜は、楕円形であるとして説明を行ったが、当該LOCOS酸化膜の形状は、楕円形に限られない。当該LOCOS酸化膜では、半導体基板の主面方向に大きな広がりがあるときには、その形状は、楕円形にならずに、一部に平坦な部分が存在することになる。
【0054】
ここで、近年、CMOSロジックが半導体装置において主流になったため、MOS型固体撮像装置は、CMOSロジックで構成される事が多い。
【0055】
しかしながら、CMOSロジックは、製造工程が長くかつ微細化により製造工程が決められている。その為、当該CMOSロジックでは、センサのために製造工程変更することが非常に難しい。また、微細化されたトランジスタの製造工程では、p型チャネルのトランジスタの作成が困難である。これは、p型不純物であるボロンが質量が軽く、動きやすいからである。
【0056】
そこで、上記のような場合には、MOS型固体撮像装置をNMOSのみで構成することが考えられる。ところが、NMOSのみの回路を使うと一般に消費電力がCMOSに比べ大きくなる。その為、低消費電力化を測るために、ダイナミックロジックがMOS型固体撮像装置に適用される。
【0057】
ここで、当該ダイナミックロジックは、MOSの容量で電圧を持ち上げるブートという動作が行われる。しかしながら、当該MOS容量の部分において、pn接合逆方向リーク電流が大きくなると、当該ダイナミックロジックは動作しなくなる。そこで、本実施形態に係る半導体装置が、ダイナミックロジックの素子分離に適用されることにより、ダイナミックロジックが動作しなくなるという問題が解決される。
【0058】
また、NMOS容量の部分において、pn接合逆方向リーク電流が減少することにより、ダイナミックロジックをゆっくりと動作させることができるようになる。その結果、例えば、近年のデジタルスチルカメラの撮像素子で適用されている、長時間露光といって非常にゆっくり動作させるモードが容易に実現可能となる。
【0059】
このように、固体撮像装置において、NMOSのみが用いられ、本願に係る素子分離が行われたダイナミックロジックが適用されることにより、当該固体撮像装置の作成容易化、微細化、低電力化および低リーク化を同時に満足することが可能となる。
【0060】
なお、本実施形態に係る半導体装置は、素子分離構造がSTI(Shallow Trench Isolation)であって、pn接合逆方向リーク電流が増大する0.25μルール以降の半導体装置に対して適用するのが有効である。
【0061】
【発明の効果】
以上のように、本発明の半導体装置によれば、STIストレス層による結晶欠陥が存在せず、かつ、半導体素子の空乏層におけるpn接合逆方向リーク電流の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の断面図である。
【図2】本発明に係る半導体装置の製造工程を示した図である。
【図3】本発明に係る半導体装置の製造工程を示した図である。
【図4】図1に示される半導体装置のS−S’−T’−T間における結晶欠陥の分布を示したグラフである。
【図5】本発明に係る半導体装置のその他の一例の断面図である。
【図6】本発明に係る半導体装置のその他の一例の断面図である。
【図7】従来の一般的な固体撮像装置の構成を示した図である。
【図8】図7の固体撮像装置の動作タイミングを示した図である。
【図9】図7に示される固体撮像装置の単位セルの構造を示した模式図である。
【図10】図9のW−X−Y−Zに沿った断面図である。
【図11】STIの構造を示した断面図である。
【図12】図11のX−Y方向における欠陥密度の分布を示した図である。
【図13】LOCOS分離が適用された半導体装置の構造を示した断面図である。
【図14】図13のX−Y方向における欠陥密度の分布を示した図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 LOCOS酸化膜
7 ソースドレイン層
10 空乏層
21 シリコン酸化膜
22 シリコン窒化膜
23 レジスト
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are integrated.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as one of solid-state imaging devices, a solid-state imaging device using an amplification type MOS sensor has attracted attention. The solid-state imaging device amplifies, using a transistor, a signal detected by a photodiode for each cell for each pixel, and has a feature of high sensitivity.
[0003]
Here, an example of the solid-state imaging device will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration of the solid-state imaging device. The solid-state imaging device includes photodiodes 31-1-1 to 31-mn, transfer transistors 32-1-1 to 32-mn, reset transistors 33-1 to 33-mn, and an amplification transistor 34. −1-1 to 34-mn, row selection transistors 35-1-1 to 35-mn, row signal lines 36-1 to 36-m, row signal storage unit 37, column selection unit 38, row selection Unit 39, transfer transistor control lines 40-1 to 40-n, reset transistor control lines 41-1 to 41-n, row selection transistor control lines 42-1 to 42-n, load transistor group 43, and pixel unit power supply 44. Prepare.
[0004]
The photodiodes 31-1-1 to 31-mn convert input light into an electric signal. The transfer transistors 32-1-1 to 32-mn transfer signals of the photodiodes 31-1-1 to 31-mn. The amplification transistors 34-1-1 to 34-mn amplify the transferred signal charges. The row selection transistors 35-1-1 to 35-mn select a line from which a signal is read. The reset transistors 33-1-1 to 33-mn reset signal charges. The photodiodes 31-1-1 to 31-mn, the transfer transistors 32-1-1 to 32-mn, the reset transistors 33-1 to 33-mn, and the amplification transistor 34-1-1. To 34-mn, and the row selection transistors 35-1-1 to 35-mn are two-dimensionally arranged in a unit cell having m stages in the vertical direction and n stages in the horizontal direction, as shown in FIG. Are located in
[0005]
The row selection unit 39 includes row selection transistor control lines 42-1 to 42-n connected to the gates of the row selection transistors 35-1-1 to 35-mn, which are wired in the horizontal direction. Determine the row to read. The reset transistor control lines 41-1 to 41-n are formed on the gates of the reset transistors 33-1-1 to 33-mn. The sources of the row selection transistors 35-1-1 to 35-mn are connected to row signal lines 36-1 to 36-m, and a load transistor group 43 is provided at one end. The other ends of the row signal lines 36-1 to 36-m are coupled to a row signal accumulation unit 37 including a switch transistor that takes in a signal for one row. The row signal accumulating unit 37 sequentially outputs the final output according to the column selection pulse supplied from the column selecting unit 38.
[0006]
The operation of the conventional solid-state imaging device configured as described above will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a timing chart of a pulse signal for driving the solid-state imaging device.
[0007]
First, the row selection unit 39 applies a row selection pulse 101-1 for setting the row selection transistor control line 42-1 to a high level. As a result, the row selection transistors 35-1-1 to 35-m-1 of the row on which the row selection transistor control line 42-1 is wired are turned on. Accordingly, a source follower circuit is configured by the amplification transistors 34-1-1 to 34-m-1 and the load transistor group 43 in the row to which the row selection transistor control line 42-1 is connected.
[0008]
Next, the row selection unit 39 applies the reset pulse 102-1 while the row selection transistor control line 42-1 is at the high level, and sets the reset transistor control line 41-1 to the high level. Thus, the gate regions of the amplification transistors 34-1-1 to 34-m-1 reset the potential of the connected floating diffusion layer.
[0009]
Next, the row selection unit 39 applies the transfer pulse 103-1 during a period in which the row selection transistor control line 42-1 is at the high level, and sets the transfer transistor control line 40-1 to the high level. Thereby, the signal charges accumulated in the photodiodes 31-1-31 to 1-m-1 are transferred to the floating diffusion layer. At this time, the gate voltages of the amplification transistors 34-1-1 to 34-m-1 connected to the floating diffusion layer become the same as the potential of the floating diffusion layer. Accordingly, a voltage substantially equivalent to the voltage appears on row signal lines 36-1 to 36-m. At this time, the signal is transferred to the row signal accumulation unit 37 including the switch transistor.
[0010]
Next, the column selection unit 38 outputs the column selection pulses 106-1-1 to 106-m-1 shown in FIG. Accordingly, the final output 107-1 in FIG. 8 is output as an output signal from the output terminal. Thereby, the signal of the first row is output. Note that the operations in the second and subsequent rows are the same as the operations in the first row, and a description thereof will be omitted. Through the above operation, the image data captured by the solid-state imaging device is output from the output terminal.
[0011]
Here, FIG. 9 is a schematic diagram showing the structure of the unit cell of the solid-state imaging device shown in FIG. Note that the schematic diagram shown in FIG. 9 is a diagram for representing an image of a unit cell of the solid-state imaging device, and its structure does not completely match that shown in FIG.
[0012]
The unit cells of the solid-state imaging device shown in FIG. 9 include photodiodes 51-1 and 51-2, source / drain sections 52-1 and 52-2, MOS transistor gate electrodes 53 and 54, contact section 55, and element isolation section 56. And 57. The contact portion 55 connects to an upper wiring layer. The element separating section 56 separates the adjacent photodiodes 51 from each other. The element separating section 57 separates the photodiode 51 from the transistor.
[0013]
FIG. 10 is a cross-sectional view of a unit cell of the solid-state imaging device configured as described above. FIG. 10 is a cross-sectional view of the unit cell of the solid-state imaging device taken along the line WXYZ of FIG. 9. Now, the cross-sectional view shown in FIG. 10 will be described.
[0014]
The sectional view shown in FIG. 10 includes a semiconductor substrate 50, photodiodes 51-1 and 51-2, source / drain portions 52-1 and 52-2, MOS transistor gate electrodes 53, element isolation portions 56 and 57, and gate insulation. A membrane 58 is described.
[0015]
Here, the structure of the element isolation portions 56 and 57 shown in the cross-sectional view of FIG. 10 employs a structure called STI (Shallow Trench Isolation) after the 0.25 μ rule. The STI has a structure in which the silicon substrate 50 is dug and an insulating film is embedded in the dug portion.
[0016]
In recent years, the size of elements such as transistors has been rapidly reduced due to miniaturization. Accordingly, the depths of the source / drain portions 52-1 and 52-2 and the like have rapidly become shallow, and the depth is now about 0.1 μm. Accordingly, the widths of the element isolation portions 56 and 57 have been rapidly reduced. STI has the advantage that such narrow device isolation can be performed.
[0017]
[Patent Document 1]
JP 2001-345439 A
[Problems to be solved by the invention]
However, a MOS type sensor to which the above-mentioned STI is applied has a problem that a crystal defect is easily generated, and as a result, the performance of the sensor is deteriorated. Now, the cause of the deterioration of the performance of the MOS type sensor to which the STI is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a sectional view showing the structure of the STI. FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the defect density in the XY direction of FIG.
[0019]
The STI structure shown in FIG. 11 includes a semiconductor substrate 90 whose center is cut off, and an insulating film 91 embedded in the cut-off portion. Then, as shown in FIG. 11, a crystal defect 92 occurs near the corner of the upper surface of the insulating film 91, and further, a crystal defect 93 occurs below the insulating film 91. I have. These defects occur so as to be distributed some inside the semiconductor substrate 90, and are large defects with a size of about 0.5 μm or more. Such crystal defects 92 and 93 cause white point defects on a reproduced screen in a MOS solid-state imaging device to which element isolation by STI is applied.
[0020]
Further, when the interface of the STI semiconductor substrate 90 is analyzed in detail along the cross section XY direction, as shown in FIG. 12, small defects increase from the X direction to the Y direction as approaching the interface. . Defects that increase as approaching the interface are referred to as an interface defect layer 94 and an STI stress defect layer 95. Among them, the interface defect layer 94 is a crystal defect generated near a boundary surface between the semiconductor substrate 90 and the insulating film 91. On the other hand, the STI stress defect layer 95 is a crystal defect generated by stress applied to the semiconductor substrate 90 when the STI insulating film 91 is formed. The STI stress defect layer 95 is generated up to 0.02 μ from the boundary surface in a direction away from the insulating film 91. Such an STI stress defect layer 95 causes non-uniform unevenness on a reproduction screen.
[0021]
With respect to the above-mentioned problems, recent advances in digital technology have made it possible to correct the former point defect. However, correction of the latter non-uniform unevenness requires a memory for storing the entire screen, and there is a problem that the cost of the entire MOS solid-state imaging device increases.
[0022]
To solve the above problem, application of LOCOS (abbreviation for Local Oxidation Silicon) adopted in the 0.35 μ rule before STI can be considered. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor device to which LOCOS isolation is applied. In the LOCOS isolation, a location where an element isolation portion is to be formed is locally oxidized on the semiconductor substrate 201, so that a LOCOS oxide film 202 serving as an insulating film is formed. Thereafter, a source / drain portion 207 is formed adjacent to the LOCOS oxide film 202.
[0023]
Here, in the LOCOS isolation, the semiconductor substrate 201 is not dug to form the LOCOS oxide film 202. Therefore, the semiconductor substrate 201 to which the LOCOS isolation is applied has an advantage that the number of crystal defects 206 is smaller than that of the semiconductor substrate 90 in which the element isolation by STI is performed.
[0024]
Further, as shown in FIG. 14, the defect density distribution in the XY direction of FIG. 13 shows that there is no equivalent to the STI stress defect layer 95, and only the LOCOS interface defect layer 300 which increases as approaching the boundary surface. Exists. FIG. 14 is a diagram showing the distribution of the defect density in the XY direction in FIG. As described above, it is considered that the reason why the STI stress defect layer 95 does not occur when the LOCOS isolation is applied is that there is no step of digging the semiconductor substrate like the STI in the LOCOS isolation. Thus, in the MOS solid-state imaging device to which the LOCOS isolation is applied, uneven unevenness on the reproduction screen due to the presence of the STI stress defect layer 95 is reduced.
[0025]
However, in the above-described conventional LOCOS element isolation, the depletion layer 210 sandwiched between the dotted lines 208 and 209 in FIG. 13 is located below the bird's beak 203 formed with the formation of the LOCOS oxide film 202. . It is known that many crystal defects exist below the bird's beak 203. The overlap between the layer having a large number of crystal defects and the depletion layer causes a pn junction reverse leakage current in a transistor or the like, which leads to a deterioration in the performance of the solid-state imaging device.
[0026]
In the conventional LOCOS element isolation, the thickness of the LOCOS oxide film 202 is 380 nm to 450 nm. And about half of them are exposed above the semiconductor substrate surface. Therefore, it is difficult to form a gate electrode and the like of the transistor finely on the LOCOS oxide film 202. Further, as compared with STI, the lateral width required for element isolation is also increased. As a result, miniaturization of the semiconductor device cannot be achieved.
[0027]
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which no crystal defect due to an STI stress layer exists and which can reduce the occurrence of a pn junction reverse leakage current in a depletion layer of a semiconductor element.
[0028]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device which can be miniaturized.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a semiconductor substrate is formed by partially oxidizing a semiconductor element to separate a plurality of semiconductor elements from each other. The semiconductor device includes an insulating film that is located at a position depressed toward the semiconductor substrate with respect to a plane formed by the main surface of the semiconductor substrate. Are formed so as to substantially coincide with the position of the end in the main surface direction of the insulating film.
[0030]
With this configuration, it is possible to provide a semiconductor device in which crystal defects due to the STI stress layer do not exist and in which the occurrence of a pn junction reverse leak current in a depletion layer of the semiconductor element can be reduced.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Now, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the main surface of the semiconductor device according to the present embodiment. The semiconductor device according to the present invention is preferably applied to a solid-state imaging device or a dynamic logic.
[0032]
The semiconductor device includes a semiconductor substrate 1, a LOCOS oxide film 2, and a source / drain layer 7. Further, a depletion layer 10 is generated in a region between the dotted line 8 and the dotted line 9. In the semiconductor device, the LOCOS oxide film 2 does not have a bird's beak, and its lower surface has a substantially elliptical shape. The end of the source / drain layer 7 is formed so as to contact the end of the lower surface of the LOCOS oxide film 2 in the major axis direction of the ellipse.
[0033]
Now, a method for manufacturing the semiconductor device will be described below with reference to the drawings. 2 and 3 are diagrams showing a procedure for manufacturing the semiconductor device.
[0034]
First, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 21 is formed on a Si semiconductor substrate 1, and a silicon nitride film 22 is further formed thereon.
[0035]
Next, as shown in FIG. 2B, a resist 23 is formed on portions other than the portion where the LOCOS oxide film 2 is formed.
[0036]
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the silicon nitride film 22 where the resist 23 is not formed is partially removed by dry etching. Then, as shown in FIG. 2D, the resist 23 is removed.
[0037]
Next, the semiconductor device shown in FIG. 2D is oxidized in an oxidation furnace. Thereby, as shown in FIG. 2E, the LOCOS oxide film 2 is formed in a portion where the silicon nitride film 22 is not formed. The thickness of the conventional LOCOS oxide film is about 400 nm, whereas the thickness of the LOCOS oxide film 2 according to the present invention is formed to be about 50 nm thinner than the conventional one.
[0038]
Next, as shown in FIG. 3F, the silicon nitride film 22 is removed by dry etching. Thereafter, the entire silicon oxide film 21 and a part of the LOCOS oxide film 2 are removed by spin etching. At this time, the amount by which the LOCOS oxide film 2 is scraped off by spin etching is preferably such that bird's beak is eliminated. Thereby, a LOCOS oxide film 2 as shown in FIG. 3G is formed.
[0039]
Thereafter, an active region such as the source / drain layer 7 is formed by ion implantation, and a semiconductor device as shown in FIG. Note that the source / drain layer 7 is formed such that the end thereof coincides with the end of the major axis of the ellipse on the lower surface of the LOCOS oxide film 2.
[0040]
Here, physical properties of the semiconductor device according to the present application will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a graph showing the distribution of defect density of SS′-T′-T in FIGS. 1 and 13. The vertical axis indicates the defect density, and the horizontal axis indicates the position.
[0041]
As shown in FIG. 4, the defect density has a low value between SS ′, that is, under the LOCOS oxide films 2 and 202. Then, between S′-T ′, that is, below the bird's beak 203 in FIG. 13, the defect density sharply increases and shows a high value. Thereafter, between T ′ and T, the defect density decreases.
[0042]
That is, in the conventional semiconductor device, the depletion layer 210 is located between S′-T ′ having the highest defect density, whereas in the semiconductor device according to the present embodiment, the bird's beak 203 of the LOCOS oxide film 2 is formed. Is removed, so that the depletion layer 10 can be located in SS ′ having a low defect density.
[0043]
As described above, according to the semiconductor device of the present embodiment, since the element isolation is performed by the LOCOS oxide film in which the semiconductor substrate is not dug, no crystal defect due to the STI stress layer is present. As a result, when the semiconductor device is applied to a solid-state imaging device, occurrence of unevenness on a reproduction screen is suppressed.
[0044]
Further, according to the semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the depletion layer is located at a position where the number of crystal defects is small, so that the pn junction reverse leakage current in the depletion layer of the semiconductor element is reduced. Can be reduced.
[0045]
Further, according to the semiconductor device of the present embodiment, the LOCOS oxide film is cut off to the extent that bird's beak is eliminated, so that the height h of the LOCOS oxide film in the cross section of FIG. The width w (minimum separation width) in the cross section can be reduced. As a result, the semiconductor device can be miniaturized.
[0046]
In addition, the height h of the portion where the LOCOS oxide film projects above the surface of the semiconductor substrate in FIG. 1 is preferably 0 nm to 50 nm. This is because the lithography focus margin can be handled in the 0.18 μ rule. Also, in the 0.18 μ rule, when h is 80 nm or more, the gate electrode cannot be processed due to unevenness of the surface of the semiconductor device.
[0047]
Further, the shape of the LOCOS oxide film is such that, in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, the curvature of a portion in contact with the semiconductor substrate is larger than the curvature of a portion not in contact with the semiconductor substrate. It may be. This also provides the same effect as when the height h of the portion where the LOCOS oxide film is exposed above the semiconductor substrate surface is set to 0 nm to 50 nm.
[0048]
Further, the shape of the LOCOS oxide film is such that, in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, the maximum value of the height protruding upward from the semiconductor substrate corresponds to the maximum value of the depth embedded in the semiconductor substrate. The shape may be such that the value of the ratio is 4 or less. This also provides the same effect as when the height h of the portion where the LOCOS oxide film is exposed above the semiconductor substrate surface is set to 0 nm to 50 nm.
[0049]
The crystal defect density distribution shown in FIG. 4 under the LOCOS oxide film showed the same tendency even when the conditions such as the oxidation temperature for manufacturing the LOCOS oxide film were changed.
[0050]
Also, when the actual reverse leakage current of the pn junction was measured, a value smaller than the value actually predicted was obtained in the structure of the present invention. Here, the measurement was performed after the bird's beak was removed. That is, it is considered that the removal of the bird's beak changes the state below the LOCOS oxide film, and as a result, the pn junction reverse leakage current has decreased from the predicted value.
[0051]
As shown in FIG. 5, the amount by which the LOCOS oxide film is removed by etching may be smaller than that in FIG. Similarly, as shown in FIG. 6, the amount by which the LOCOS oxide film is removed by etching may be larger than that in FIG. That is, in FIGS. 1, 5 and 6, the bird's beak may be removed such that both ends of the LOCOS oxide film in the left-right direction are located at least in locations recessed below the surface of the semiconductor substrate. In the case of FIG. 5, the source / drain layer 7 is formed such that the end of the major axis of the elliptical portion on the upper surface of the LOCOS oxide film 2 coincides with the end of the source / drain layer 7.
[0052]
In the above embodiment, when the bird's beak is removed, the upper part of the LOCOS oxide film is also partially removed. However, the upper part of the LOCOS oxide film does not necessarily need to be partially removed. That is, in this embodiment, as long as at least a part of the bird's beak has been removed, the other part may not be removed.
[0053]
In the present embodiment, the LOCOS oxide film has been described as having an elliptical shape, but the shape of the LOCOS oxide film is not limited to the elliptical shape. In the LOCOS oxide film, when there is a large spread in the main surface direction of the semiconductor substrate, the shape does not become elliptical but has a flat portion in part.
[0054]
Here, since CMOS logic has become mainstream in semiconductor devices in recent years, MOS solid-state imaging devices are often configured with CMOS logic.
[0055]
However, the manufacturing process of the CMOS logic is long and the manufacturing process is determined by miniaturization. Therefore, in the CMOS logic, it is very difficult to change the manufacturing process for the sensor. In the process of manufacturing a miniaturized transistor, it is difficult to form a p-channel transistor. This is because boron, which is a p-type impurity, has a low mass and is easy to move.
[0056]
Therefore, in the case described above, it is conceivable to configure the MOS type solid-state imaging device only with the NMOS. However, when a circuit including only NMOS is used, power consumption is generally larger than that of CMOS. Therefore, dynamic logic is applied to a MOS solid-state imaging device in order to measure reduction in power consumption.
[0057]
Here, in the dynamic logic, an operation called booting in which the voltage is raised by the capacitance of the MOS is performed. However, when the pn junction reverse leakage current increases in the MOS capacitor portion, the dynamic logic does not operate. Therefore, the problem that the dynamic logic does not operate is solved by applying the semiconductor device according to the present embodiment to element separation of the dynamic logic.
[0058]
Further, in the portion of the NMOS capacitor, the reverse leakage current of the pn junction is reduced, so that the dynamic logic can be operated slowly. As a result, for example, a mode in which the operation is performed very slowly, that is, long-time exposure, which is applied to an image sensor of a digital still camera in recent years, can be easily realized.
[0059]
As described above, in the solid-state imaging device, only the NMOS is used, and the dynamic logic in which the element isolation according to the present invention is performed is applied, so that the solid-state imaging device can be easily manufactured, miniaturized, reduced in power consumption, and reduced in power consumption. Leakage can be satisfied at the same time.
[0060]
The semiconductor device according to the present embodiment is effectively applied to a semiconductor device having an element isolation structure of STI (Shallow Trench Isolation) and a 0.25 μ rule or later in which a pn junction reverse leakage current increases. It is.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor device of the present invention, there is no crystal defect due to the STI stress layer, and the occurrence of a pn junction reverse leakage current in the depletion layer of the semiconductor element can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing distribution of crystal defects between SS′-T′-T of the semiconductor device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view of another example of the semiconductor device according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of another example of the semiconductor device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a conventional general solid-state imaging device.
FIG. 8 is a diagram illustrating operation timings of the solid-state imaging device in FIG. 7;
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a structure of a unit cell of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 7;
FIG. 10 is a sectional view taken along the line WXYZ of FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view showing the structure of an STI.
FIG. 12 is a diagram showing a distribution of defect density in the XY direction of FIG. 11;
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a semiconductor device to which LOCOS isolation is applied.
FIG. 14 is a diagram showing a distribution of defect density in the XY direction of FIG.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 LOCOS oxide film 7 source / drain layer 10 depletion layer 21 silicon oxide film 22 silicon nitride film 23 resist

Claims (15)

半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に集積して形成される複数の半導体素子と、
前記半導体基板が部分的に酸化されることにより形成され、前記複数の半導体素子間を互いに分離し、当該半導体基板の主面に対する垂直断面において、主面方向の端部が、当該半導体基板の主面により形成される平面よりも当該半導体基板側に窪んだ場所に位置する絶縁膜とを備え、
前記半導体素子は、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、主面方向の端部の位置が、前記絶縁膜の主面方向の端部の位置と略一致するように形成されている半導体装置。
A semiconductor substrate;
A plurality of semiconductor elements formed integrally on the main surface of the semiconductor substrate;
The semiconductor substrate is formed by being partially oxidized, and separates the plurality of semiconductor elements from each other. In a cross section perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate, an end in a main surface direction is a main end of the semiconductor substrate. An insulating film located at a place depressed on the semiconductor substrate side relative to a plane formed by the surface,
The semiconductor device is formed such that, in a cross section perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate, a position of an end in a main surface direction substantially coincides with a position of an end of the insulating film in a main surface direction. .
前記絶縁膜は、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、前記主面方向の端部の外形が、曲線に加工されていることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an outer shape of an end of the insulating film in a direction of the main surface in a cross section perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate is processed into a curve. 3. 前記絶縁膜は、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、当該半導体基板に接触している部分の曲率が、当該半導体基板に接触していない部分の曲率よりも大きいことを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。The insulating film is characterized in that, in a cross section perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate, a curvature of a portion in contact with the semiconductor substrate is larger than a curvature of a portion not in contact with the semiconductor substrate. Item 2. The semiconductor device according to item 1. 前記絶縁膜は、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、当該半導体基板の反対側へ突出している高さの最大値の、当該半導体基板側へ突出している深さの最大値に対する比の値が、1/4以下であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。The insulating film has a ratio of a maximum value of a height protruding to the opposite side of the semiconductor substrate to a maximum value of a depth protruding to the semiconductor substrate side in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate. The semiconductor device according to claim 1, wherein is less than or equal to 4. 前記絶縁膜は、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、前記主面が形成する平面からみて、突出している高さの最大値が50nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。2. The insulating film according to claim 1, wherein in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, a maximum value of a protruding height is 50 nm or less as viewed from a plane formed by the main surface. 3. Semiconductor device. 固体撮像装置に適用されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is applied to a solid-state imaging device. ダイナミックロジックに適用されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is applied to a dynamic logic. 前記絶縁膜は、LOCOS(Local OxdationSilicon)方式により形成された酸化膜であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film is an oxide film formed by a LOCOS (Local Oxidation Silicon) method. 半導体基板上に複数の半導体素子が集積化して形成された半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体基板の一部を酸化することにより絶縁膜を作成するステップと、
前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、形成された前記絶縁膜の主面方向の端部に発生するバーズビークの少なくとも一部を除去するステップと、バーズビークの一部が除去された絶縁膜の前記半導体基板の主面方向の端部と、前記半導体素子の前記主面方向の端部とが一致するように、当該半導体素子を前記半導体基板の主面上に形成するステップとを備える、半導体装置製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are integrated and formed on a semiconductor substrate,
Forming an insulating film by oxidizing a part of the semiconductor substrate;
Removing at least a portion of a bird's beak generated at an end of the formed insulating film in a main surface direction in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate; and Forming a semiconductor element on the main surface of the semiconductor substrate such that an end of the semiconductor substrate in the main surface direction coincides with an end of the semiconductor element in the main surface direction. Production method.
前記絶縁膜を作成するステップは、LOCOS(Local Oxdation Silicon)方式により酸化膜を作成するステップであることを特徴とする、請求項9に記載の半導体装置製造方法。10. The method according to claim 9, wherein the step of forming the insulating film is a step of forming an oxide film by a LOCOS (Local Oxidation Silicon) method. 前記バーズビークの少なくとも一部を除去するステップにおいて、前記絶縁膜の膜厚が薄くなるように、当該絶縁膜の一部が除去されることを特徴とする、請求項9に記載の半導体装置製造方法。10. The method according to claim 9, wherein in the step of removing at least a part of the bird's beak, a part of the insulating film is removed so that the film thickness of the insulating film is reduced. . 前記バーズビークの少なくとも一部を除去するステップでは、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、前記絶縁膜の主面方向の端部が、曲線形状になるように当該バーズビークの少なくとも一部が除去されることを特徴とする、請求項11に記載の半導体装置製造方法。In the step of removing at least a part of the bird's beak, at least a part of the bird's beak is removed so that an end of the insulating film in a main surface direction has a curved shape in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein: 前記バーズビークの少なくとも一部を除去するステップでは、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、前記絶縁膜の当該半導体基板に接触している部分の曲率が、当該絶縁膜の当該半導体基板に接触していない部分の曲率よりも大きくなるように、当該絶縁膜の一部を除去することを特徴とする、請求項11に記載の半導体装置製造方法。In the step of removing at least a part of the bird's beak, in a cross section perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate, a curvature of a portion of the insulating film in contact with the semiconductor substrate is in contact with the semiconductor substrate of the insulating film. The method according to claim 11, wherein a part of the insulating film is removed so as to have a curvature larger than a curvature of a part which is not provided. 前記バーズビークの少なくとも一部を除去するステップでは、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、前記絶縁膜の当該半導体基板の反対側へ突出している高さの最大値の、当該絶縁膜の当該半導体基板側へ突出している深さの最大値に対する比の値が、1/4以下となるように、当該絶縁膜の一部を除去することを特徴とする、請求項11に記載の半導体装置製造方法。In the step of removing at least a part of the bird's beak, in a cross section perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate, a maximum value of a height of the insulating film protruding to the opposite side of the semiconductor substrate, the semiconductor of the insulating film is 12. The semiconductor device manufacturing method according to claim 11, wherein a part of the insulating film is removed so that a value of a ratio of a depth protruding toward the substrate side to a maximum value is 1/4 or less. Method. 前記バーズビークの少なくとも一部を除去するステップでは、前記半導体基板の主面に対する垂直断面において、前記主面が形成する平面からみて、前記絶縁膜が突出している高さの最大値が50nm以下になるように除去されることを特徴とする、請求項11に記載の半導体装置製造方法。In the step of removing at least a part of the bird's beak, in a cross section perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate, a maximum value of a height at which the insulating film protrudes becomes 50 nm or less as viewed from a plane formed by the main surface. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the semiconductor device is removed as described above.
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