JP2007048895A - Solid-state imaging apparatus and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CCD solid-state imaging apparatus which can be improved in read-out property while being controlled with the degradation over time. <P>SOLUTION: The solid-state imaging apparatus includes a semiconductor substrate which defines a two-dimensional surface; many photoelectric conversion elements arranged in a light receiving region of the semiconductor substrate; perpendicular charge transfer device which includes a plurality of perpendicular charge transfer channels which meander between series of photoelectric conversion elements, in a direction perpendicular to the series of these elements and a plurality of transfer electrodes which are formed above the perpendicular charger transfer channels, and are arranged in a direction parallel to the series of photoelectric conversion elements; read-out electrodes which also serve for the transfer electrodes which constitute the perpendicular charge transfer device; read-out portions which correspond to the plurality of photoelectric conversion elements, respectively, each reading out signal charge accumulated, in the corresponding photoelectric conversion element to the perpendicular charge transfer channel adjacent thereto in the row direction; and gate oxide film consisting of a single layer of oxide film formed between the perpendicular charge transfer channel and the transfer electrode, with the thickness in the read-out portions being smaller than the other portions. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に酸化膜単層ゲート絶縁膜を有する固体撮像装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid-state imaging device having an oxide film single-layer gate insulating film and a manufacturing method thereof.

図8は、第1の従来例による固体撮像装置200のゲート絶縁膜付近を拡大した概略断面図である。   FIG. 8 is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the gate insulating film of the solid-state imaging device 200 according to the first conventional example.

光電変換素子52の各列に対応して垂直転送チャネル54が形成され、各光電変換素子52に隣接して形成される読出しゲート用チャネル領域51cを介して読み出される信号電荷を垂直方向に転送する。また、垂直転送チャネル54の上方には、絶縁膜55をはさんで2層ポリシリコン転送電極56が形成される。なお、この部分の断面においては、第1層ポリシリコン電極又は第2層ポリシリコン電極のみが垂直転送チャネル54の上方に存在する。   A vertical transfer channel 54 is formed corresponding to each column of the photoelectric conversion elements 52, and signal charges read out through the read gate channel region 51c formed adjacent to each photoelectric conversion element 52 are transferred in the vertical direction. . A two-layer polysilicon transfer electrode 56 is formed above the vertical transfer channel 54 with the insulating film 55 interposed therebetween. In the cross section of this portion, only the first layer polysilicon electrode or the second layer polysilicon electrode exists above the vertical transfer channel 54.

読出しゲート用チャネル領域51c上に形成される読み出し用のゲート絶縁膜55gを含む絶縁膜55としては、酸化膜55a、窒化膜55b、酸化膜55cを積層して形成されるONO膜が使用されている。このようなONO膜構造では、読み出し時に高電界パルスがかかり、その時に発生するホットキャリアがONO膜にトラップされ、読み出しに必要なパルス電圧の経時変化が起きる。   As the insulating film 55 including the read gate insulating film 55g formed on the read gate channel region 51c, an ONO film formed by stacking an oxide film 55a, a nitride film 55b, and an oxide film 55c is used. Yes. In such an ONO film structure, a high electric field pulse is applied at the time of reading, and hot carriers generated at that time are trapped in the ONO film, and a change in pulse voltage necessary for reading occurs with time.

図9は、第2の従来例による固体撮像装置300のゲート絶縁膜付近を拡大した概略断面図である。   FIG. 9 is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the gate insulating film of the solid-state imaging device 300 according to the second conventional example.

第2の従来例では、上記のような読み出し時のパルス電圧の経時変化を回避するために、図に示すように、ONO膜構造を有する絶縁膜55のゲート絶縁膜55gのみを酸化膜単層化させている(例えば、特許文献1参照)。この読み出しゲート部51c上のゲート絶縁膜55gのみを酸化膜単層にする手法では、酸化膜単層にするに伴い酸化膜厚が薄くなっているため、読み出し特性を向上させるという利点も有している。しかし、ゲート部51c上のゲート絶縁膜55g以外の部分はONO膜構造であり、該ONO膜構造では、固体撮像装置の微細化に伴い、経時的転送劣化を引き起こし始めることがあり、また、ホットキャリアをトラップしやすい特性の問題が顕在化しつつある。   In the second conventional example, in order to avoid the change with time of the pulse voltage at the time of reading as described above, only the gate insulating film 55g of the insulating film 55 having the ONO film structure is formed as a single oxide film layer as shown in the figure. (For example, refer to Patent Document 1). In the method in which only the gate insulating film 55g on the read gate portion 51c is formed as a single oxide film, the oxide film thickness is reduced as the single oxide film is formed. ing. However, the portion other than the gate insulating film 55g on the gate portion 51c has an ONO film structure, and the ONO film structure may start to cause deterioration of transfer over time as the solid-state imaging device is miniaturized. The problem of characteristics that easily trap carriers is becoming apparent.

上記のONO膜構造に係る問題を解決するためには、ONO膜の使用をやめてゲート絶縁膜を酸化膜単層で形成することが好ましいが、従来の2層ポリシリコン電極構造でこれを行った場合には、転送効率劣化等のCCDとしての致命的な特性不良を引き起こす可能性がある。これは、例えば、第1層ポリシリコン電極形成後の層間絶縁膜形成により第2相ポリシリコン電極下のゲート絶縁膜が厚くなることや、第1層ポリシリコン電極の下に第2層ポリシリコン電極が残ってしまうことなどにより引き起こされる。   In order to solve the above-mentioned problems related to the ONO film structure, it is preferable to stop using the ONO film and form the gate insulating film as a single oxide film, but this is done with the conventional two-layer polysilicon electrode structure. In this case, there is a possibility of causing a fatal characteristic failure as a CCD such as transfer efficiency deterioration. This is because, for example, the gate insulating film under the second phase polysilicon electrode becomes thick due to the formation of the interlayer insulating film after the formation of the first layer polysilicon electrode, or the second layer polysilicon under the first layer polysilicon electrode. It is caused by the electrode remaining.

そのため、電極構造は単層ポリ電極構造をとることが考えられる(例えば、特許文献2参照)。しかし、単に酸化膜単層ゲート絶縁膜と単層ポリシリコン電極構造を組み合わせただけでは、経時的転送劣化等の信頼性に関する問題は解決することが出来るものの、読み出し特性の向上という効果を得ることが出来ない。   Therefore, it can be considered that the electrode structure is a single-layer polyelectrode structure (see, for example, Patent Document 2). However, simply combining the oxide single-layer gate insulating film and the single-layer polysilicon electrode structure can solve the reliability-related problems such as transfer deterioration over time, but the effect of improving the read characteristics can be obtained. I can't.

特開2003−332556号公報JP 2003-332556 A 特開2005−32756号公報JP 2005-32756 A

本発明の目的は、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるCCD型固体撮像装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a CCD type solid-state imaging device capable of improving readout characteristics while suppressing the problem of deterioration over time.

また、本発明の目的は、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるCCD型固体撮像装置の製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a CCD solid-state imaging device capable of improving readout characteristics while suppressing the problem of deterioration with time.

本発明の一観点によれば、固体撮像装置は、2次元表面を画定する半導体基板と、前記半導体基板の受光領域に配置される多数個の光電変換素子と、各光電変換素子の列間に垂直方向に配列された複数の垂直電荷転送チャネルと前記垂直電荷転送チャネル上方に形成され水平方向に配列された複数の転送電極を含む垂直電荷転送装置と、前記垂直電荷転送装置を構成する転送電極を兼ねた読み出し電極を含み、前記複数個の光電変換素子のそれぞれに対応し、該対応する光電変換素子に蓄積される信号電荷を、行方向に隣接する前記垂直電荷転送チャネルに読み出す読み出し部と、前記垂直電荷転送チャネルと前記転送電極間に酸化膜単層で形成され、前記読み出し部における膜厚が他の部分よりも薄く形成されるゲート酸化膜とを有する。   According to one aspect of the present invention, a solid-state imaging device includes a semiconductor substrate that defines a two-dimensional surface, a large number of photoelectric conversion elements disposed in a light receiving region of the semiconductor substrate, and a row of photoelectric conversion elements. A vertical charge transfer device including a plurality of vertical charge transfer channels arranged in the vertical direction and a plurality of transfer electrodes formed above the vertical charge transfer channel and arranged in the horizontal direction, and transfer electrodes constituting the vertical charge transfer device A readout unit that also serves as a read-out electrode, corresponds to each of the plurality of photoelectric conversion elements, and reads out signal charges accumulated in the corresponding photoelectric conversion elements to the vertical charge transfer channel adjacent in the row direction; And a gate oxide film formed as a single oxide film layer between the vertical charge transfer channel and the transfer electrode, and having a thickness smaller than that of the other part in the readout portion.

本発明によれば、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることの出来るCCD型固体撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a CCD type solid-state imaging device capable of improving the readout characteristics while suppressing the problem of deterioration with time.

また、本発明によれば、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるCCD型固体撮像装置の製造方法を提供することができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a CCD solid-state imaging device capable of improving readout characteristics while suppressing the problem of deterioration with time.

図1は、本発明の実施例によるCCD型固体撮像素子1の構成を表すブロック図である。半導体基板上の絶縁膜を一部剥がし、光電変換素子、VCCDを露出した状態を示す。図2は、固体撮像装置1の受光領域2の一部の概略平面図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a CCD type solid-state imaging device 1 according to an embodiment of the present invention. A state where a part of the insulating film on the semiconductor substrate is peeled off to expose the photoelectric conversion element and VCCD is shown. FIG. 2 is a schematic plan view of a part of the light receiving region 2 of the solid-state imaging device 1.

固体撮像素子1は、多数の光電変換素子12が配置された受光領域2を含む。受光領域2は、多数の光電変換素子12をいわゆる画素ずらし配置に配置して構成されている。ここで、本明細書でいう「画素ずらし配置」とは、2次元テトラゴナル行列の第1格子と、その格子間位置に格子点を有する第2格子とを合わせた配置を指す。例えば、奇数列(行)中の各光電変換素子12に対し、偶数列(行)中の光電変換素子12の各々が、光電変換素子12の列(行)方向ピッチの約1/2、列(行)方向にずれ、光電変換素子列(行)の各々が奇数行(列)または偶数行(列)の光電変換素子12のみを含む。「画素ずらし配置」は、多数個の光電変換素子12を複数行、複数列に亘って行列状に配置する際の一形態である。   The solid-state imaging device 1 includes a light receiving region 2 in which a large number of photoelectric conversion devices 12 are arranged. The light receiving region 2 is configured by arranging a large number of photoelectric conversion elements 12 in a so-called pixel shifted arrangement. Here, the “pixel shifting arrangement” referred to in this specification refers to an arrangement in which a first lattice of a two-dimensional tetragonal matrix and a second lattice having lattice points at positions between the lattices are combined. For example, for each photoelectric conversion element 12 in the odd-numbered column (row), each of the photoelectric conversion elements 12 in the even-numbered column (row) is approximately ½ of the column (row) direction pitch of the photoelectric conversion element 12. Shifting in the (row) direction, each of the photoelectric conversion element columns (rows) includes only the photoelectric conversion elements 12 in the odd-numbered rows (columns) or even-numbered rows (columns). “Pixel shifting arrangement” is a form in which a large number of photoelectric conversion elements 12 are arranged in a matrix over a plurality of rows and columns.

なお、ピッチの「約1/2」とは、1/2を含む他に、製造誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差等の要因によって1/2から外れてはいるものの、得られる固体撮像装置1の性能およびその画像の画質からみて実質的に1/2と同等とみなすことができる値をも含むものとする。上記の「光電変換素子行内での光電変換素子12のピッチの約1/2」についても同様である。   Note that the pitch “about ½” includes ½, but it is out of ½ due to factors such as manufacturing error and rounding error of pixel position that occurs in design or mask fabrication. Further, it includes values that can be regarded as substantially equivalent to ½ in view of the performance of the solid-state imaging device 1 and the image quality of the image. The same applies to the above-mentioned “about 1/2 of the pitch of the photoelectric conversion elements 12 in the photoelectric conversion element row”.

それぞれの光電変換素子12の列間には、光電変換素子12で発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するn型の転送チャネル領域(垂直転送チャネル)14が、光電変換素子12の間隙を垂直方向に蛇行するように設けられている。画素ずらし配置の画素間に形成された空隙部に蛇行する転送チャネルが配置され、隣接する転送チャネルは光電変換素子を介して離れたり、チャネルストップ領域13(図3)を挟んで近接したりする。光電変換素子、転送チャネルによって、受光部の半導体基板のほとんどの面積が有効利用されている。   An n-type transfer channel region (vertical transfer channel) 14 that reads out signal charges generated in the photoelectric conversion elements 12 and transfers them in the vertical direction is provided between the columns of the photoelectric conversion elements 12. It is provided to meander in the vertical direction. A meandering transfer channel is arranged in a gap formed between pixels in a pixel-shifted arrangement, and adjacent transfer channels are separated via a photoelectric conversion element or close to each other with a channel stop region 13 (FIG. 3) interposed therebetween. . Most of the area of the semiconductor substrate of the light receiving portion is effectively utilized by the photoelectric conversion element and the transfer channel.

垂直転送チャネル14上方には、後述する単層酸化膜15を挟んで、転送電極16が光電変換素子12の間隙を蛇行するように水平方向に複数行に渡って形成されている。各行の転送電極16は、垂直転送チャネル14とともに垂直電荷転送路(VCCD)を形成し、光電変換素子12で生じた信号電荷を4相駆動パルス(Φ1〜Φ4)で垂直方向に転送する。   Above the vertical transfer channel 14, a transfer electrode 16 is formed across a plurality of rows in the horizontal direction so as to meander the gap between the photoelectric conversion elements 12 with a single-layer oxide film 15 described later interposed therebetween. The transfer electrodes 16 in each row form a vertical charge transfer path (VCCD) together with the vertical transfer channel 14, and transfer the signal charges generated in the photoelectric conversion element 12 in the vertical direction by four-phase drive pulses (Φ1 to Φ4).

異なる位相で駆動する転送電極16の各々の間(転送電極16の配列方向の間隔)には、電極間隙(電極間ギャップ)が設けられ、電極間ギャップには、例えば、SiOからなる絶縁膜17が形成されている。転送電極16間の距離は、全ての部分で同じであり、転送チャネル14内の電荷の流れをスムーズにするために、約0.3μm以下とすることが好ましく、約0.1μm〜約0.2μmとすることが特に好ましい。なお、4本の転送電極16で一つの転送段を形成している。 An electrode gap (interelectrode gap) is provided between the transfer electrodes 16 driven at different phases (interval in the arrangement direction of the transfer electrodes 16), and an insulating film made of, for example, SiO 2 is provided in the interelectrode gap. 17 is formed. The distance between the transfer electrodes 16 is the same in all parts, and is preferably about 0.3 μm or less, in order to make the flow of charges in the transfer channel 14 smooth, and is about 0.1 μm to about 0. A thickness of 2 μm is particularly preferable. The four transfer electrodes 16 form one transfer stage.

ここで、本明細書でいう単層電極(構造)とは、いわゆる従来の多層ポリシリコン電極(構造)に対するものであり、電極端部において、電極同士が重ならずに、複数の電極が同一平面上に狭いギャップを有して配置される構造である。したがって、本明細書では、単一金属材料(例えば、タングステン(W)等のみから形成される場合に限らず、タングステンシリサイド、ポリシリコンとタングステン等の金属の積層構造なども単層電極構造に含まれる。このように、転送電極16を同一平面上に形成される単層電極とすることにより、多層電極構造において層間に設けられる層間絶縁膜が不要となる。   Here, the single-layer electrode (structure) referred to in the present specification refers to a so-called conventional multilayer polysilicon electrode (structure), and a plurality of electrodes are the same without overlapping each other at the electrode end. It is a structure arranged with a narrow gap on a plane. Therefore, in the present specification, the single layer electrode structure includes not only a single metal material (for example, tungsten (W) etc.) but also a laminated structure of metals such as tungsten silicide and polysilicon and tungsten. Thus, by using the transfer electrode 16 as a single-layer electrode formed on the same plane, an interlayer insulating film provided between layers in the multilayer electrode structure becomes unnecessary.

転送電極16は、半導体製造プロセスあるいは固体デバイスで一般に使用される電極材料を用いて構成することができる。転送電極16を単層電極構造としたことにより、電極層間を絶縁する絶縁膜(シリコン酸化膜)は不要になり、電極材料の選択の幅が広くなる。また、電極幅、電極厚さ等の電極形状についても、電極材料に応じて設計の幅が広くなる。   The transfer electrode 16 can be configured using an electrode material generally used in a semiconductor manufacturing process or a solid-state device. Since the transfer electrode 16 has a single-layer electrode structure, an insulating film (silicon oxide film) that insulates between the electrode layers becomes unnecessary, and the selection range of the electrode material is widened. In addition, the electrode width such as the electrode width and the electrode thickness also has a wider design width depending on the electrode material.

図中、受光領域2の下側にはVCCDにより転送される電荷を1行ごとに周辺回路4に転送する水平電荷転送路(HCCD)3が形成される。   In the figure, a horizontal charge transfer path (HCCD) 3 for transferring charges transferred by the VCCD to the peripheral circuit 4 for each row is formed below the light receiving region 2.

また、受光領域2の外側には、例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ回路等で構成される周辺回路4も形成されている。周辺回路4としては、例えば、フローティングディフュージョンアンプ(FDA)等が含まれる。   In addition, a peripheral circuit 4 constituted by, for example, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor circuit or the like is also formed outside the light receiving region 2. The peripheral circuit 4 includes, for example, a floating diffusion amplifier (FDA).

図3は、図2に示す固体撮像装置1をA−B間で切断した拡大断面図である。図4は、図3に示す固体撮像装置1のうち読出しゲート用チャネル領域11c及びゲート電極16g周辺の拡大図である。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the solid-state imaging device 1 shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the periphery of the readout gate channel region 11c and the gate electrode 16g in the solid-state imaging device 1 shown in FIG.

以下の説明においては、同じ導電型を有する不純物添加領域間での不純物濃度の大小を区別するために、不純物濃度が相対的に低いものから順番に、p型不純物添加領域、p型不純物添加領域、p型不純物添加領域、あるいはn型不純物添加領域、n型不純物添加領域、n型不純物添加領域と表記する。p型不純物添加領域11bをエピタキシャル成長法によって形成する場合以外、全ての不純物添加領域は、イオン注入とその後の熱処理とによって形成することが好ましい。 In the following description, in order to distinguish between large and small impurity concentrations between impurity doped regions having the same conductivity type, a p type impurity doped region and a p type impurity doped region are ordered in descending order of impurity concentration. It is expressed as a region, a p + -type impurity added region, or an n -type impurity added region, an n-type impurity added region, and an n + -type impurity added region. Except for the case where the p -type impurity doped region 11b is formed by an epitaxial growth method, all the impurity doped regions are preferably formed by ion implantation and subsequent heat treatment.

半導体基板11は、例えばn型シリコン基板11aと、その一表面に形成されたp型不純物添加領域11bとを有する。p型不純物添加領域11bは、n型シリコン基板11aの一表面にp型不純物をイオン注入した後に熱処理を施すことによって、あるいは、p型不純物を含有したシリコンをn型シリコン基板11aの一表面上にエピタキシャル成長させることによって形成される。 The semiconductor substrate 11 includes, for example, an n type silicon substrate 11a and a p type impurity addition region 11b formed on one surface thereof. The p -type impurity doped region 11b is formed by performing heat treatment after ion-implanting p-type impurities into one surface of the n -type silicon substrate 11a, or by adding silicon containing p-type impurities to one surface of the n-type silicon substrate 11a. It is formed by epitaxial growth on the surface.

次いで、後に形成される1列の光電変換素子列に1本ずつ対応して、p型不純物添加領域11bにn型不純物添加領域(垂直転送チャネル)14が形成される。個々の垂直転送チャネル14は、その全長に亘ってほぼ均一な不純物濃度を有し、対応する光電変換素子列に沿って延在する。 Next, an n-type impurity doped region (vertical transfer channel) 14 is formed in the p -type impurity doped region 11b corresponding to one photoelectric conversion element row formed later. Each vertical transfer channel 14 has a substantially uniform impurity concentration over its entire length, and extends along a corresponding photoelectric conversion element array.

次に、チャネルストップ領域13が、読出しゲート用チャネル領域11cの形成箇所を除いた後に形成される光電変換素子12および垂直電荷転送チャネル14の平面視上の周囲に形成される。チャネルストップ領域13は、例えばp型不純物添加領域、或いは、トレンチアイソレーション又は局所酸化(LOCOS)によって構成される。このように、受光領域2の素子分離は同一の工程で行われる。 Next, the channel stop region 13 is formed around the photoelectric conversion element 12 and the vertical charge transfer channel 14 formed in a plan view after the formation of the read gate channel region 11c is removed. The channel stop region 13 is configured by, for example, a p + -type impurity doped region, or trench isolation or local oxidation (LOCOS). Thus, element isolation of the light receiving region 2 is performed in the same process.

後に形成される各光電変換素子12(n型不純物添加領域12a)の右側縁部に沿って、p型不純物添加領域11cが一部残される。p型不純物添加領域11cの列方向の長さは、対応する光電変換素子12の列方向の長さの例えば半分程度である。各p型不純物添加領域11cは、読出しゲート用チャネル領域11cとして利用される。   A part of the p-type impurity addition region 11c is left along the right edge of each photoelectric conversion element 12 (n-type impurity addition region 12a) to be formed later. The length of the p-type impurity added region 11c in the column direction is, for example, about half of the length of the corresponding photoelectric conversion element 12 in the column direction. Each p-type impurity doped region 11c is used as a read gate channel region 11c.

次に、酸化膜単層ゲート絶縁膜(SiO膜)15を、半導体基板11の表面に形成する。酸化膜単層ゲート絶縁膜15の形成工程においては、まず、n型シリコン基板11aに形成されたp型不純物添加領域11b内に、例えば、熱酸化により膜厚40nmの酸化シリコン膜(第1の酸化膜)15aを形成する。その後、フォトリソグラフィ等によりパターンニングを行い、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、読出しゲート用チャネル領域11c上方の酸化シリコン膜15aをエッチングする。次に、読出しゲート用チャネル領域11c上方のシリコン基板11上における膜厚が25nmになるように、熱酸化により酸化シリコン膜15b(第2の酸化膜)を形成する。なお、第1の酸化膜15a及び第2の酸化膜15bの双方又はいずれか一方は、熱酸化により形成する代わりに、CVDによるHTO膜として形成しても良い。これにより、図に示すように、読出しゲート用チャネル領域11c上方(読み出し部ゲート絶縁膜15g)とその他の領域とで膜厚の異なる酸化膜単層ゲート絶縁膜15を形成することが出来る。なお、それぞれの領域の膜厚は、例えば、読出しゲート用チャネル領域11c上方(読み出し部ゲート絶縁膜15g)は25nmとなり、その他の領域では55nmとなる。このように、酸化膜単層ゲート絶縁膜15を形成することで、読出しゲート用チャネル領域11c上方(読み出し部ゲート絶縁膜15g)のゲート絶縁膜15gの膜厚をその他の領域のゲート絶縁膜15の膜厚の50%以下にすることができる。なお、酸化シリコン膜15aの膜厚及び酸化シリコン膜15bの膜厚をそれぞれ制御することにより、読み出し部ゲート絶縁膜15gとその他の領域の膜厚を変更することが出来る。 Next, an oxide film single-layer gate insulating film (SiO 2 film) 15 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11. In the step of forming the oxide single-layer gate insulating film 15, first, a silicon oxide film (first film having a thickness of 40 nm is formed by thermal oxidation, for example, in the p -type impurity doped region 11b formed in the n-type silicon substrate 11a. Oxide film) 15a. Thereafter, patterning is performed by photolithography or the like, and the silicon oxide film 15a above the read gate channel region 11c is etched by dry etching or wet etching. Next, a silicon oxide film 15b (second oxide film) is formed by thermal oxidation so that the film thickness on the silicon substrate 11 above the read gate channel region 11c is 25 nm. Note that both or one of the first oxide film 15a and the second oxide film 15b may be formed as an HTO film by CVD instead of being formed by thermal oxidation. As a result, as shown in the drawing, it is possible to form the oxide single-layer gate insulating film 15 having different thicknesses above the reading gate channel region 11c (reading portion gate insulating film 15g) and other regions. The film thickness of each region is, for example, 25 nm above the read gate channel region 11c (read gate insulating film 15g) and 55 nm in the other regions. Thus, by forming the oxide single-layer gate insulating film 15, the thickness of the gate insulating film 15g above the reading gate channel region 11c (reading portion gate insulating film 15g) is changed to the gate insulating film 15 in other regions. 50% or less of the film thickness. Note that the thickness of the readout portion gate insulating film 15g and other regions can be changed by controlling the thickness of the silicon oxide film 15a and the thickness of the silicon oxide film 15b, respectively.

次に、電極形成工程を行う。この工程では、酸化膜15上に、転送電極16を形成する。本実施例では転送電極16を、狭いギャップを介して同一平面上に複数(例えば2つ)配置することにより単層電極構造としている。   Next, an electrode formation process is performed. In this step, the transfer electrode 16 is formed on the oxide film 15. In this embodiment, a plurality of (for example, two) transfer electrodes 16 are arranged on the same plane through a narrow gap to form a single-layer electrode structure.

転送電極16は、例えば、タングステン(W)や、低抵抗ポリシリコンとタングステンシリサイド(WSi)のポリサイド膜等で形成される。この他にも、例えば、モリブデン(Mo)、タングステンシリサイド(WSi)、モリブデンシリサイド(MoSi)、チタンシリサイド(TiSi)、タンタルシリサイド(TaSi)、及び銅シリサイド(CuSi)等を電極材料として用いることができる。また、これらの電極材料を層間絶縁膜を用いることなく積層することにより、転送電極16を形成しても良い。   The transfer electrode 16 is formed of, for example, tungsten (W), a polycide film of low resistance polysilicon and tungsten silicide (WSi), or the like. In addition, for example, molybdenum (Mo), tungsten silicide (WSi), molybdenum silicide (MoSi), titanium silicide (TiSi), tantalum silicide (TaSi), copper silicide (CuSi), or the like is used as an electrode material. it can. Alternatively, the transfer electrode 16 may be formed by laminating these electrode materials without using an interlayer insulating film.

転送電極16の配列方向に設けられる電極間ギャップ(狭いギャップ)は、転送チャネル14内の電荷の流れをスムーズにするために、約0.3μm以下とすることが好ましく、特に、約0.1μm〜約0.2μmとすることが好ましい。   The inter-electrode gap (narrow gap) provided in the arrangement direction of the transfer electrodes 16 is preferably about 0.3 μm or less in order to make the flow of charges in the transfer channel 14 smooth, and particularly about 0.1 μm. It is preferable that the thickness is about 0.2 μm.

次に、p型不純物添加領域11bの所定箇所を、イオン注入によりn型不純物添加領域12aに転換する。なお、n型不純物添加領域12aは、電荷蓄積領域として機能する。転換したn型不純物添加領域12aの表層部をイオン注入によりp型不純物添加領域12bに転換することによって、埋込み型のフォトダイオードである光電変換素子12を形成する。 Next, a predetermined portion of the p type impurity doped region 11b is converted into an n type impurity doped region 12a by ion implantation. The n-type impurity addition region 12a functions as a charge storage region. By converting the p + -type impurity doped region 12b of the surface layer portion of the conversion n-type impurity doped region 12a by ion implantation, to form the photoelectric conversion element 12 is a photodiode of the buried type.

なお、上述の単層酸化膜形成工程及び電極形成工程、光電変換素子の形成工程の詳細については、図5〜図7を参照して後述する。   The details of the single-layer oxide film forming step, the electrode forming step, and the photoelectric conversion element forming step will be described later with reference to FIGS.

次に、遮光膜18を、タングステン、アルミニウム、クロム、チタン、モリブデン等の金属や、これらの金属の2種以上からなる合金等をPVDまたはCVDによって絶縁膜17上に堆積させることで形成する。この遮光膜18は、各転送電極16等を平面視上覆って、光電変換素子12以外の領域で無用の光電変換が行われるのを防止する。   Next, the light shielding film 18 is formed by depositing a metal such as tungsten, aluminum, chromium, titanium, molybdenum, or an alloy composed of two or more of these metals on the insulating film 17 by PVD or CVD. The light shielding film 18 covers the transfer electrodes 16 and the like in plan view, and prevents unnecessary photoelectric conversion from being performed in a region other than the photoelectric conversion element 12.

各光電変換素子12へ光が入射することができるように、遮光膜18は、個々の光電変換素子12の上方に開口部を1つずつ有する。光電変換素子12表面において上記の開口部内に平面視上位置する領域が、この光電変換素子12における光入射面となる。   The light shielding film 18 has one opening above each photoelectric conversion element 12 so that light can enter each photoelectric conversion element 12. A region located on the surface of the photoelectric conversion element 12 in the above-described opening in plan view is a light incident surface of the photoelectric conversion element 12.

その後、遮光膜18の上に、パッシベーション層、平坦化絶縁層を含む第1の平坦化層19を形成する。次ぎに、カラーフィルタ層20を、例えば、互いに異なる色に着色された3種または4種類の樹脂(カラーレジン)の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇所に順次形成することによって作製する。カラー撮影用の単板式撮像装置に使用する固体撮像素子では、原色系または補色系のカラーフィルタ層20が配置される。カラーフィルタ層20は、主に、カラー撮影用の単板式撮像装置に使用する固体撮像素子に配置される。白黒撮影用の固体撮像素子や、3板式の撮像機器に使用する固体撮像素子では、カラーフィルタ層20を省略することができる。   Thereafter, a first planarization layer 19 including a passivation layer and a planarization insulating layer is formed on the light shielding film 18. Next, the color filter layer 20 is produced by sequentially forming layers of three or four kinds of resins (color resins) colored in different colors, for example, at predetermined positions by a method such as photolithography. . In a solid-state imaging device used for a single-plate imaging device for color photography, a primary color-based or complementary color-based color filter layer 20 is disposed. The color filter layer 20 is mainly disposed on a solid-state imaging device used in a single-plate imaging device for color photography. The color filter layer 20 can be omitted in a solid-state imaging device for monochrome photography or a solid-state imaging device used for a three-plate imaging device.

次ぎに、第2の平坦化膜21が、第1の平坦化膜19と同様に、例えばフォトレジスト等の有機材料によって形成される。第2の平坦化膜21上面に、それぞれの光電変換素子12に対応してマイクロレンズ22が形成される。マイクロレンズ22は、例えば、透明樹脂層を第2の平坦化膜21上に形成した後、この透明樹脂層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状にパターニングした後に、リフローさせることによって形成される。第2の平坦化膜21は、カラーフィルタ層20上に形成されて、マイクロレンズ22を形成するための平坦面を提供する。   Next, similarly to the first planarization film 19, the second planarization film 21 is formed of an organic material such as a photoresist. Microlenses 22 are formed on the upper surface of the second planarization film 21 so as to correspond to the respective photoelectric conversion elements 12. The microlens 22 is formed, for example, by forming a transparent resin layer on the second planarizing film 21, patterning the transparent resin layer into a predetermined shape by a photolithography method or the like, and then performing reflow. The second planarization film 21 is formed on the color filter layer 20 and provides a flat surface for forming the microlens 22.

図5は、本実施例による酸化膜単層ゲート絶縁膜15の形成工程を説明するための図である。なお、図5に示す断面図は図4に示す断面図と同じ領域を示す。   FIG. 5 is a diagram for explaining a process for forming the oxide single-layer gate insulating film 15 according to this embodiment. 5 shows the same region as the cross-sectional view shown in FIG.

まず図5(A)に示すように、n型シリコン基板11aに形成されたp型不純物添加領域11b内に、例えば、900〜1000℃の熱酸化により酸化シリコン膜(第1の酸化膜)15aを膜厚40nmとなるように均一に形成する。 First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film (first oxide film) is formed in the p -type impurity doped region 11b formed in the n-type silicon substrate 11a by thermal oxidation at 900 to 1000 ° C., for example. 15a is uniformly formed to a film thickness of 40 nm.

次に、酸化シリコン膜15aの全面を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ等により、読出しゲート用チャネル領域11c上方以外の領域を覆うようなパターン34を形成する。その後、図5(B)に示すように、パターン34をマスクとし、例えば、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、読出しゲート用チャネル領域11c上方の酸化シリコン膜15aエッチングして除去する。その後、パターン34を除去して、図5(C)に示す状態とする。   Next, a photoresist film is formed so as to cover the entire surface of the silicon oxide film 15a, and a pattern 34 is formed by photolithography or the like so as to cover a region other than the region above the read gate channel region 11c. Thereafter, as shown in FIG. 5B, using the pattern 34 as a mask, the silicon oxide film 15a above the read gate channel region 11c is etched and removed by, for example, dry etching or wet etching. Thereafter, the pattern 34 is removed to obtain the state shown in FIG.

次に、図5(D)に示すように、読出しゲート用チャネル領域11c上方(図中、破線で囲んだ領域15g)のシリコン基板11上における膜厚が25nmになるように、熱酸化により酸化シリコン膜(第2の酸化膜)15bを形成する。これにより、読み出し部ゲート絶縁膜(図中、破線で囲んだ領域)15gの膜厚は25nmとなり、その他の領域では55nmとなる。なお、第1の酸化膜15a及び第2の酸化膜15bの双方又はいずれか一方は、熱酸化により形成する代わりに、CVDによるHTO膜として形成しても良い。   Next, as shown in FIG. 5D, oxidation is performed by thermal oxidation so that the film thickness on the silicon substrate 11 above the read gate channel region 11c (region 15g surrounded by a broken line in the drawing) is 25 nm. A silicon film (second oxide film) 15b is formed. As a result, the thickness of the readout portion gate insulating film (region surrounded by a broken line in the drawing) 15 g is 25 nm, and the thickness is 55 nm in other regions. Note that both or one of the first oxide film 15a and the second oxide film 15b may be formed as an HTO film by CVD instead of being formed by thermal oxidation.

その後、ゲート電極(転送電極)16を形成するために、例えば、高濃度リンドープされた多結晶シリコン膜を約0.3μmの膜厚で堆積して、パターンニング等の処理を経て図5(E)に示すような状態とする。   Thereafter, in order to form the gate electrode (transfer electrode) 16, for example, a polycrystalline silicon film doped with high concentration phosphorus is deposited with a film thickness of about 0.3 μm, and after processing such as patterning, FIG. ).

図6は、本発明の実施例による電極形成工程を説明するための断面図である。なお、図6に示す断面図は、図2のC−Dに沿って固体撮像装置1を切断した場合のものである。   FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining an electrode forming process according to an embodiment of the present invention. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 6 is obtained by cutting the solid-state imaging device 1 along CD in FIG.

まず、酸化膜単層ゲート絶縁膜15を形成した半導体基板11の全表面を覆うように約0.3μmの膜厚で濃度リンドープされた多結晶シリコン等の電極材16aをCVD(ChemicalVapor Deposition)法等により堆積することにより、図6(A)に示す状態とする。   First, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is applied to an electrode material 16a such as polycrystalline silicon doped with a concentration of about 0.3 μm so as to cover the entire surface of the semiconductor substrate 11 on which the oxide single-layer gate insulating film 15 is formed. The state shown in FIG.

次ぎに、図6(B)に示すように、電極材16aの全面を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ等により約0.1μm〜0.2μmのギャップ(電極間ギャップ)EGを有するパターン35を形成する。その後、図6(C)に示すように、ギャップEGを有するパターン35をマスクとし、電極材16aをエッチングして電極間ギャップEGを形成する。その後、電極間ギャップEGにn型不純物添加領域(垂直転送チャネル)14と逆導電型の不純物をイオン注入法により導入する。例えば、ボロン(B)等のp型不純物をドーズ量2.0×1011cm−2、加速電圧50KeVでイオン注入する。   Next, as shown in FIG. 6B, a photoresist film is formed to cover the entire surface of the electrode material 16a, and a gap (interelectrode gap) EG of about 0.1 μm to 0.2 μm is formed by photolithography or the like. A pattern 35 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 6C, the electrode material 16a is etched using the pattern 35 having the gap EG as a mask to form an interelectrode gap EG. Thereafter, an n-type impurity added region (vertical transfer channel) 14 and an impurity having a conductivity type opposite to that of the interelectrode gap EG are introduced by an ion implantation method. For example, p-type impurities such as boron (B) are ion-implanted at a dose of 2.0 × 10 11 cm −2 and an acceleration voltage of 50 KeV.

このように、電極間ギャップEGに転送チャンネル14とは逆導電型の不純物をイオン注入することにより、電極間ギャップに生じるポテンシャルポケットを解消することが出来る。よって、転送チャネル14内の電荷の流れをスムーズにすることができる。   In this manner, by implanting impurities having a conductivity type opposite to that of the transfer channel 14 into the interelectrode gap EG, the potential pocket generated in the interelectrode gap can be eliminated. Therefore, the flow of charges in the transfer channel 14 can be made smooth.

電極間ギャップEGへのイオン注入を行った直後に、図5(D)に示すように、フォトレジストパターン35を除去し、その後、図5(E)に示すように、絶縁膜17を形成する。絶縁膜17は、CVD法、例えば、プラズマCVD(PECVD)等により、膜厚約1500Åの酸化シリコン(SiO)を堆積する(CVD−SiO)ことにより形成される。なお、絶縁膜17は、窒化シリコン(SiN)膜又は炭化シリコン(SiC)膜をCVD等により堆積させることにより形成してもよいし、熱酸化により形成してもよい。なお、窒化シリコン(SiN)や炭化シリコン(SiC)等の酸化シリコン(SiO)よりも誘電率の高い材料を用いて絶縁膜17を形成すると、電極間ギャップEGの実効長を短くすることができる。 Immediately after ion implantation into the interelectrode gap EG, the photoresist pattern 35 is removed as shown in FIG. 5D, and then the insulating film 17 is formed as shown in FIG. 5E. . The insulating film 17 is formed by depositing (CVD-SiO 2 ) silicon oxide (SiO 2 ) having a film thickness of about 1500 mm by CVD, for example, plasma CVD (PECVD). The insulating film 17 may be formed by depositing a silicon nitride (SiN) film or a silicon carbide (SiC) film by CVD or the like, or may be formed by thermal oxidation. Incidentally, by forming the insulating film 17 by using a material having a dielectric constant higher than that of silicon oxide such as silicon nitride (SiN) or silicon carbide (SiC) (SiO 2), is possible to shorten the effective length of the gap between the electrodes EG it can.

このように、電極間ギャップEGへのイオン注入の後、速やかに絶縁膜17を形成して該電極間ギャップEGを埋めることで、電極間ギャップEGへの異物の混入、又は、その後の工程で使用されるフォトレジスト等の残留等を防止することが出来る。   In this way, after the ion implantation into the interelectrode gap EG, the insulating film 17 is quickly formed to fill the interelectrode gap EG, so that foreign matter is mixed into the interelectrode gap EG, or in subsequent steps. Residue etc. of the used photoresist can be prevented.

次ぎに、図6(F)に示すように、膜厚が300Å程度の酸素遮蔽機能を有する窒化シリコン(SiN)膜をCVD等により堆積させることによりギャップ幅拡大防止膜16pを形成する。なお、窒化シリコン膜の代わりに、炭化シリコン(SiC)膜を用いてギャップ幅拡大防止膜16pを形成するようにしてもよい。ギャップ幅拡大防止膜16pは、その後の酸化性雰囲気中での酸化工程によって転送電極16が酸化して電極間ギャップEGが拡がるのを防ぐ役割を持つ。   Next, as shown in FIG. 6F, a gap width prevention film 16p is formed by depositing a silicon nitride (SiN) film having an oxygen shielding function with a film thickness of about 300 mm by CVD or the like. Note that the gap width expansion preventing film 16p may be formed using a silicon carbide (SiC) film instead of the silicon nitride film. The gap width expansion preventing film 16p has a role to prevent the transfer electrode 16 from being oxidized and the interelectrode gap EG from being expanded by the subsequent oxidation process in an oxidizing atmosphere.

図7は、本発明の実施例による光電変換素子形成工程を説明するための断面図である。なお、図7に示す断面図は、図2のC−Dに沿って固体撮像装置1を切断した場合のものである。   FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a photoelectric conversion element forming step according to an embodiment of the present invention. Note that the cross-sectional view shown in FIG. 7 is obtained by cutting the solid-state imaging device 1 along CD in FIG.

図7(A)に示すように、転送電極16となるべき電極材16aの上方にフォトレジストマスク36を形成する。その後、図7(B)に示すように、フォトレジストマスク36をマスクとして光電変換素子部12p上方のギャップ幅拡大防止膜16p及び絶縁膜17をエッチングにより除去する。さらに、図7(C)に示すように、光電変換素子部12p上方の電極材16aをエッチングにより除去する。なお、電極材16a等のエッチングは、例えば、RIE(ReactiveIon Etching)法等により行われる。   As shown in FIG. 7A, a photoresist mask 36 is formed above the electrode material 16a to be the transfer electrode 16. Thereafter, as shown in FIG. 7B, the gap width expansion preventing film 16p and the insulating film 17 above the photoelectric conversion element portion 12p are removed by etching using the photoresist mask 36 as a mask. Further, as shown in FIG. 7C, the electrode material 16a above the photoelectric conversion element portion 12p is removed by etching. The etching of the electrode material 16a and the like is performed by, for example, the RIE (Reactive Ion Etching) method.

その後、図7(D)に示すように、光電変換素子部12pの酸化膜単層ゲート絶縁膜15を希弗酸等をエッチャントとしてウェットエッチングすることにより除去する。この時同時に、転送電極16上のフォトレジスト膜36も除去される。その後、光電変換素子部12p上のシリコン基板11表面に再度、酸化膜(SiO)15dを形成し、光電変換素子部12pに不純物イオン打ち込みを行い、光電変換素子12を形成する。 Thereafter, as shown in FIG. 7D, the oxide single-layer gate insulating film 15 of the photoelectric conversion element portion 12p is removed by wet etching using dilute hydrofluoric acid or the like as an etchant. At the same time, the photoresist film 36 on the transfer electrode 16 is also removed. Thereafter, an oxide film (SiO 2 ) 15 d is formed again on the surface of the silicon substrate 11 on the photoelectric conversion element portion 12 p, and impurity ions are implanted into the photoelectric conversion element portion 12 p to form the photoelectric conversion element 12.

以上、本発明の実施例によれば、ONO膜に代えて酸化膜単層ゲート絶縁膜15を形成するので、ONO膜構造による経時的転送劣化等の諸問題を回避することが出来る。その際に、転送電極16を2層ではなく単層電極構造とすることで、2層ポリシリコン電極と酸化膜単層ゲート絶縁膜を組み合わせた場合に起こる転送効率劣化等の問題を回避することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the oxide single-layer gate insulating film 15 is formed instead of the ONO film, it is possible to avoid various problems such as deterioration of transfer over time due to the ONO film structure. At that time, the transfer electrode 16 has a single-layer electrode structure instead of a two-layer structure, thereby avoiding problems such as transfer efficiency degradation that occurs when a two-layer polysilicon electrode and an oxide single-layer gate insulating film are combined. Can do.

また、本発明の実施例によれば、1回目の酸化膜15aの形成後、光電変換素子12から転送チャネル14への読み出し部11c上方の酸化膜15aを除去し、再度酸化膜15bを形成する。これにより、読み出し部11c上方の酸化膜15gのみを薄く形成することが出来る。従って、読み出し特性を向上させ、低電圧駆動又は高い飽和容量の確保が可能となる。   In addition, according to the embodiment of the present invention, after the first oxide film 15a is formed, the oxide film 15a above the readout portion 11c from the photoelectric conversion element 12 to the transfer channel 14 is removed, and the oxide film 15b is formed again. . As a result, only the oxide film 15g above the reading portion 11c can be formed thin. Therefore, it is possible to improve read characteristics and secure low voltage driving or high saturation capacity.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組合せ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

本発明の第1の実施例によるCCD型固体撮像素子1の構成を表すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a CCD type solid-state imaging device 1 according to a first embodiment of the present invention. 固体撮像装置1の受光領域2の一部の概略平面図である。2 is a schematic plan view of a part of a light receiving region 2 of the solid-state imaging device 1. FIG. 図2に示す固体撮像装置1をA−B間で切断した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which cut | disconnected the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 2 between AB. 本発明の実施例による固体撮像装置1の読み出し部付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view near the reading part of the solid-state imaging device 1 by the Example of this invention. 本発明の実施例による酸化膜単層ゲート絶縁膜形成工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the oxide film single layer gate insulating film formation process by the Example of this invention. 本発明の実施例による電極形成工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the electrode formation process by the Example of this invention. 本発明の実施例による光電変換素子形成工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the photoelectric conversion element formation process by the Example of this invention. 第1の従来例による固体撮像装置200の読み出し部付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view near the reading part of the solid-state imaging device 200 by the 1st prior art example. 第2の従来例による固体撮像装置300の読み出し部付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view near the reading part of the solid-state imaging device 300 by the 2nd prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1…固体撮像装置、2…受光領域、3…HCCD、4…周辺回路、11…半導体基板、12…光電変換素子、13…チャネルストップ、14、…垂直転送チャネル、15…酸化膜単層ゲート絶縁膜、16…転送電極、ゲート電極、17…絶縁膜、18…遮光膜、19、21…平坦化層、20…カラーフィルタ層、22…マイクロレンズ、34、35、36…フォトレジストマスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state imaging device, 2 ... Light reception area | region, 3 ... HCCD, 4 ... Peripheral circuit, 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Photoelectric conversion element, 13 ... Channel stop, 14, ... Vertical transfer channel, 15 ... Oxide film single layer gate Insulating film, 16 ... transfer electrode, gate electrode, 17 ... insulating film, 18 ... light shielding film, 19, 21 ... flattening layer, 20 ... color filter layer, 22 ... microlens, 34, 35, 36 ... photoresist mask

Claims (4)

2次元表面を画定する半導体基板と、
前記半導体基板の受光領域に配置される多数個の光電変換素子と、
各光電変換素子の列間に垂直方向に配列された複数の垂直電荷転送チャネルと前記垂直電荷転送チャネル上方に形成され水平方向に配列された複数の転送電極を含む垂直電荷転送装置と、
前記垂直電荷転送装置を構成する転送電極を兼ねた読み出し電極を含み、前記複数個の光電変換素子のそれぞれに対応し、該対応する光電変換素子に蓄積される信号電荷を、行方向に隣接する前記垂直電荷転送チャネルに読み出す読み出し部と、
前記垂直電荷転送チャネルと前記転送電極間に酸化膜単層で形成され、前記読み出し部における膜厚が他の部分よりも薄く形成されるゲート酸化膜と
を有する固体撮像装置。
A semiconductor substrate defining a two-dimensional surface;
A large number of photoelectric conversion elements disposed in the light receiving region of the semiconductor substrate;
A vertical charge transfer device including a plurality of vertical charge transfer channels arranged in a vertical direction between columns of photoelectric conversion elements and a plurality of transfer electrodes formed above the vertical charge transfer channels and arranged in a horizontal direction;
A readout electrode that also serves as a transfer electrode that constitutes the vertical charge transfer device is included, corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion elements, and signal charges accumulated in the corresponding photoelectric conversion elements are adjacent in the row direction. A readout section for reading to the vertical charge transfer channel;
A solid-state imaging device having a gate oxide film formed as a single oxide film layer between the vertical charge transfer channel and the transfer electrode and having a thickness smaller than that of the other part in the readout portion.
前記転送電極は複数行に渡ってギャップを挟んで配列された複数の単層電極である請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the transfer electrodes are a plurality of single-layer electrodes arranged with a gap across a plurality of rows. 前記光電変換素子は、正方行列の第1正方格子と前記第1正方格子の格子間位置に格子点を有する第2正方格子とのそれぞれの格子点に配置される請求項1又は2記載の固体撮像装置。 3. The solid according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element is disposed at each lattice point of a first square lattice of a square matrix and a second square lattice having lattice points at interstitial positions of the first square lattice. Imaging device. (a)2次元表面を画定する半導体基板を準備する工程と、
(b)光電変換素子及び垂直転送チャネルに対応する領域に不純物拡散を行う工程と、
(c)半導体基板上に第1の酸化膜を形成する工程と、
(d)光電変換素子から垂直転送チャネルへの信号電荷読み出し部上方に形成された前記第1の酸化膜を選択的に除去する工程と、
(e)前記第1の酸化膜及び前記半導体基板の信号電荷読み出し部上に、第2の酸化膜を形成する工程と、
(f)前記第2の酸化膜上に、転送電極を形成する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。
(A) providing a semiconductor substrate defining a two-dimensional surface;
(B) performing impurity diffusion in a region corresponding to the photoelectric conversion element and the vertical transfer channel;
(C) forming a first oxide film on the semiconductor substrate;
(D) selectively removing the first oxide film formed above the signal charge reading portion from the photoelectric conversion element to the vertical transfer channel;
(E) forming a second oxide film on the first oxide film and the signal charge readout portion of the semiconductor substrate;
(F) A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of forming a transfer electrode on the second oxide film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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