JP2005197674A - 光電変換装置とその製造方法、及び撮像システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第一導電型の半導体基板と、第一導電型と反対導電型の第二導電型の不純物領域の複数と、第一導電型の不純物領域とを備えており、第二導電型の不純物領域は、第1の不純物領域4Aと、第1の不純物領域よりも基板表面側に配された第2の不純物領域4B、4Cと、第2の不純物領域よりも基板表面側に配された第3の不純物領域4Dとを含んでいる。そして、第1の不純物領域の不純物濃度ピークの濃度C1と、第2の不純物領域の不純物濃度ピークの濃度C2と、第3の不純物領域の不純物濃度ピークの濃度C3とが、C2<C3<C1の関係を満たすようにする。
【選択図】 図1
Description
C2<C3<C1
の関係を満たすことである。
図1は本発明の実施形態を説明する断面模式図であり、CMOSエリアセンサの光電変換素子となるフォトダイオード部1と転送MOSトランジスタ部2を示したものである。3はN型シリコン基板、4は複数のP型不純物領域を含むP型ウエルであり、本実施形態では、4A〜4Dの不純物領域を有する。また、不純物領域4A〜4Dの各領域間には、N型不純物領域4E〜4Gが挟まれている。
図8に本実施形態の断面模式図を示す。第一の実施形態と異なる箇所は、P型の複数の不純物領域からなるウエル204が、素子分離フィールド酸化膜205下、及び隣接画素部にまで連続して形成されている点であり、フィールド酸化膜下に素子分離のためのチャンネルストップ領域が存在しない。
本実施形態の模式的断面図を図12に、フォトダイオード部の不純物プロファイルを模式的に示した図を図13に示す。本実施形態においては、電荷蓄積領域として機能する電荷蓄積領域が、該電荷蓄積領域に近接する4Dの一部に埋め込まれるように形成されている。このように形成することによって、空乏層の広がりを4D内に好適にとどめることが可能となる。
次に、上記実施形態の光電変換装置を用いた撮像システムについて説明する。図14は本発明による光電変換装置をスチルビデオカメラに使用する場合の一実施形態を示すブロック図である。
2,202,302 転送MOSトランジスタ部
3,203,303 半導体基板(N型シリコン基板)
4,204,304 P型ウエル
4A〜4D,204A〜204D 不純物領域
4E〜4G,204E〜204G N型不純物領域
4H P型不純物領域
5,205,305 フィールド酸化膜
6,306 チャンネルストップ層
7,207,307 転送用MOSトランジスタのゲート電極
8,208,308 N型不純物領域(電荷蓄積領域)
9,209,309 表面P型不純物領域
10,210,310 N型不純物領域
11,211,311 シリコン酸化膜
12,212,312 コンタクトプラグ
13,213,313 第一の配線層
14,214,314 第一の配線層と第二の配線層間の層間絶縁膜
15,215,315 第二の配線層
16,216,316 第二の配線層と第三の配線層間の層間絶縁膜
17,217,317 第三の配線層
18,218,318 パッシベーション膜
101 バリア
102 レンズ
103 絞り
104 固体撮像素子
105 撮像信号処理回路
106 A/D変換器
107 信号処理部
108 タイミング発生部
109 全体制御・演算部
110 メモリ部
111 記録媒体制御I/F部
112 記録媒体
113 外部I/F部
Claims (12)
- 第一導電型の半導体基板と、第一導電型と反対導電型の第二導電型の不純物領域の複数と、第一導電型の不純物領域と、を備えた光電変換素子を有する光電変換装置であって、
前記第二導電型の不純物領域の複数は、少なくとも第1の不純物領域と、該第1の不純物領域よりも基板表面側に配された第2の不純物領域と、該第2の不純物領域よりも基板表面側に配された第3の不純物領域と、を含み、前記第1の不純物領域の不純物濃度ピークの濃度C1と、前記第2の不純物領域の不純物濃度ピークの濃度C2と、前記第3の不純物領域の不純物濃度ピークの濃度C3とが、
C2<C3<C1
の関係を満たすことを特徴とする光電変換装置。 - 前記光電変換素子は、更に、前記第一導電型の不純物領域の基板表面側に接して形成された第二導電型の第4の不純物領域を有することを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。
- 前記不純物濃度ピークの濃度の関係が、3×C2≦C1であることを特徴とする請求項1または2に記載の光電変換装置。
- 前記不純物濃度ピークの濃度の関係が、5×C2≦C1であることを特徴とする請求項3に記載の光電変換装置。
- 前記第1、第2、第3の不純物領域間の少なくとも一つに第一導電型の不純物領域が配され、前記第一導電型の不純物領域は、ビルトインポテンシャルにより空乏化していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 前記不純物濃度ピークの濃度が、1×1016cm−3<C1<1×1018cm−3、1×1015cm−3<C2<5×1016cm−3、2×1015cm−3<C3<2×1017cm−3であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電変換装置。
- 第一導電型の半導体基板と、第一導電型と反対導電型の第二導電型の不純物領域の複数と、第一導電型の不純物領域と、を備えた光電変換素子を有する光電変換装置であって、
前記第二導電型の不純物領域の複数は、前記光電変換素子に隣接した素子分離領域下部まで連続的に配設されていることを特徴とする光電変換装置。 - 前記光電変換素子は、更に、該電荷蓄積領域の基板表面側に接して形成された第二導電型の不純物領域を有することを特徴とする請求項7に記載の光電変換装置。
- 第一導電型の半導体基板と、第一導電型と反対導電型の第二導電型の不純物領域の複数と、第一導電型の不純物領域を備えた光電変換素子を有する光電変換装置の製造方法であって、
前記第一導電型の半導体基板に複数回イオン注入を行った後、それぞれイオン注入された領域が不純物濃度ピークをもつプロファイルを維持できるような温度で熱拡散処理を行ない前記不純物領域の複数を形成する工程を含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 更に、該第一導電型の不純物領域の基板表面側に接して第二導電型の不純物領域を形成する工程を有することを特徴とする請求項9に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記熱拡散処理の処理温度が950℃以下であることを特徴とする請求項9または10に記載の光電変換装置の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光電変換装置と、該光電変換装置へ光を結像する光学系と、該光電変換装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする撮像システム。
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