JP2008091788A - Solid state image pickup device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に画素が光電変換部と画素トランジスタ部で構成された、CMOSイメージセンサ及びその製造方法に関する。
ここで、CMOSイメージセンサとは、CMOSプロセスを応用して、又は部分的に使用して作製されたイメージセンサである。また、固体撮像装置の形態としては、ワンチップで構成されたもの、あるいは複数のチップから構成されたものであっても良い。
The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a CMOS image sensor in which a pixel includes a photoelectric conversion unit and a pixel transistor unit and a manufacturing method thereof.
Here, the CMOS image sensor is an image sensor manufactured by applying or partially using a CMOS process. Further, as a form of the solid-state imaging device, it may be configured by one chip or a plurality of chips.
固体撮像装置としては、CMOSイメージセンサが知られている。図18に、従来のCMOSイメージセンサの画素(いわゆる単位画素セル)の一例を示す等価回路、図17にその概略断面構造を示す。図18において、画素1は、光電変換部を構成する例えばフォトダイオード(PD)2と、このフォトダイオード2での光電変換により生成された複数の電荷を画素信号に変換し垂直信号線に読み出す複数のMOSトランジスタによるいわゆる画素トランジスタを有して構成される。複数の画素トランジスタは、例えばnチャネルMOSトランジスタにより形成され、フォトダイオード2の電荷をフローティング・ディフージョン部FDに転送する転送用トランジスタ3と、フローティング・ディフージョン部FDの電位をリセットするリセット用トランジスタ4と、フォトダイオード2で生成された電荷を電圧変換して画素信号に変換する増幅用トランジスタ5で構成される。
A CMOS image sensor is known as a solid-state imaging device. FIG. 18 shows an equivalent circuit showing an example of a pixel (so-called unit pixel cell) of a conventional CMOS image sensor, and FIG. 17 shows a schematic sectional structure thereof. In FIG. 18, a
フォトダイオード2のカソードは、転送用トランジスタ3を介して増幅用トランジスタ5のゲートに接続される。この増幅用トランジスタ5のゲートと電気的に繋がったノードをフローティング・ディフージョン部FDと呼ぶ。このフローティング・ディフージョン部FDは転送用トランジスタ3のドレイン領域で構成される。
The cathode of the
転送用トランジスタ3は、フォトダイオード2のカソードとフローティング・ディフージョン部FDとの間に接続され、そのゲートに転送用配線7を介して転送パルスφTRGが印加される。リセット用トランジスタ4は、ドレインが画素電源線(Vdd)9に接続され、ソースがフローティング・ディフージョン部FDに接続され、ゲートにリセット用配線8を介してリセットパルスφRSTが印加される。
The transfer transistor 3 is connected between the cathode of the
増幅用トランジスタ5は、ゲートがフローティング・ディフージョン部FDに接続され、ドレインが画素電源線9に接続され、ソースが垂直信号線11に接続される。
The
この画素1では、フォトダイオード2の蓄積画素の読出しに先立ち、リセット用トランジスタ4をオンしてフローティング・ディフージョン部FDを画素電源電圧にリセットし、リセット後のフローティング・ディフージョン部FDの電位を垂直信号線11に読み出す。次いで、転送用トランジスタ3をオンしてフォトダイオード2に蓄積された信号電荷をフローティング・ディフージョン部FDに転送し、増幅用トランジスタ5で画素信号に変換して垂直信号線11に読み出す。先のリセット電位と画素信号は、カラム処理回路のCDS処理回路にてCDS処理されてノイズ除去された後、画素信号として出力される。
In this
画素1の半導体構造は、図17に示すように、第1導電型、例えばn型の半導体基板21に、第2導電型の例えばp型の第1の半導体ウェル領域22を介して光電変換部であるフォトダイオード2が形成され、またp型の第2の半導体ウェル領域23を介してフローティング・ディフージョン部FD及びその後段の画素トランジスタ4、5及び6が形成されて構成される。フォトダイオード2は、n型拡散領域による電荷蓄積領域24とその表面のp型拡散領域(p型アキュミュレーション層)25からなるHADセンサとして構成される。
As shown in FIG. 17, the semiconductor structure of the
転送用トランジスタ3は、フォトダイオード2とフローティング・ディフージョン部FDとなるn型拡散領域26間に、第1及び第2の半導体ウェル領域22及び23に跨がるように形成したゲート絶縁膜27を介して転送用ゲート電極28を形成して構成される。リセット用トランジスタ4は、n型拡散領域(FD)26とn型拡散領域29間に、ゲート絶縁膜32を介してリセット用ゲート電極33を形成して構成される。増幅用トランジスタ5は、n型拡散領域29とn型拡散領域30間にゲート絶縁膜34を介して増幅用ゲート電極35を形成して構成される。また、この図面では省略しているが、各画素トランジスタ3、4及び5のゲート電極には絶縁性の側壁(いわゆるサイドウォール)42が形成されるが、サイドウォール形成前にn型低濃度領域を有したLDD(Lightly Doped Drain)構造を行っている場合もある。
The transfer transistor 3 includes a
ここで、光電変換部であるフォトダイオード2のn型拡散領域24の不純物濃度は、フローティング・ディフージョン部FD、その他の画素トランジスタのn型拡散領域29、30の不純物濃度よりも低濃度である。
Here, the impurity concentration of the n-
後述する寄生容量を低減する対策として、特許文献1、2など様々な固体撮像素子の製造方法が提案されている。
上述のCMOSイメージセンサにおいては、取り扱い信号電荷量の増大、電圧変換する際の変換効率の向上が求められている。CMOSイメージセンサにおける変換効率は、後述するようにフローティング・ディフージョン部FDとなるn型拡散領域での寄生容量が影響し、この寄生容量が大きくなると、変換効率が低減する。 In the above-described CMOS image sensor, an increase in the amount of signal charges to be handled and an improvement in conversion efficiency when performing voltage conversion are required. As will be described later, the conversion efficiency in the CMOS image sensor is affected by the parasitic capacitance in the n-type diffusion region serving as the floating diffusion portion FD. When this parasitic capacitance increases, the conversion efficiency decreases.
特に、画素セル面積が微細化するに従って、光電変換部の受光面積を確保するために画素内の一部のトランジスタを複数の画素で共有する、いわゆる画素共有構造を採る場合がある。画素共有構造の場合には、フローティング・ディフージョン部FDを分割することが多く、それぞれのフローティング・ディフージョン部FDの拡散領域による寄生容量に加えて、分割したフローティング・ディフージョン部FDを接続するメタル配線の配線容量が付き、画素共有しないものに比べて変換効率は低下する。 In particular, as the pixel cell area becomes finer, a so-called pixel sharing structure in which some of the transistors in the pixel are shared by a plurality of pixels may be employed in order to secure a light receiving area of the photoelectric conversion unit. In the case of a pixel sharing structure, the floating diffusion portion FD is often divided, and in addition to the parasitic capacitance due to the diffusion region of each floating diffusion portion FD, the divided floating diffusion portion FD is connected. The conversion efficiency is lower than that of a metal wiring having a wiring capacitance and not sharing pixels.
ところで、信号電荷となる電子数は、撮像部及び電荷蓄積部となるフローティング・ディフージョン部FDの取扱い電荷量で決まる。この電子(信号電荷)を増幅用トランジスタのソースフォロア動作によって、垂直信号線へ電圧の変化として出力する。この場合、変換効率ηは後述の数1で表されるので、変換効率を向上させるためには、フローティング・ディフージョン部FDの寄生容量を低減することが望ましい。
By the way, the number of electrons serving as signal charges is determined by the amount of charges handled by the floating diffusion unit FD serving as the imaging unit and charge storage unit. This electron (signal charge) is output as a change in voltage to the vertical signal line by the source follower operation of the amplifying transistor. In this case, since the conversion efficiency η is expressed by the following
寄生容量を低減する対策としては、前記した特許文献1、2等、様々な固体撮像素子の製造方法が提案されている。
As measures for reducing the parasitic capacitance, various solid-state imaging device manufacturing methods such as
一方、画素セル内のトランジスタ部(増幅用トランジスタ、リセット用トランジスタ)のソース・ドレイン領域となるn型拡散領域には、定電圧電源やソースフォロア動作の為の定電流電源が接続されている。また、リセット用トランジスタでは、リセットのカットオフ特性を維持するために、リセットドレインのポテンシャルを深く形成する必要があるので、ある程度の不純物濃度の濃いチャネル部を形成しなくてはならない。また、画素トランジスタとしては、拡散領域−ウェル端の電界緩和、すなわちソース・ドレイン領域のpn接合における電界緩和、応答速度維持のために、サイドウォール形成前にLDD形成のためのイオン注入を行っている場合もある。 On the other hand, a constant voltage power source or a constant current power source for a source follower operation is connected to an n-type diffusion region which becomes a source / drain region of a transistor portion (amplification transistor, reset transistor) in a pixel cell. In the reset transistor, since the reset drain potential needs to be deeply formed in order to maintain the reset cutoff characteristic, a channel portion having a certain level of impurity concentration must be formed. In addition, as a pixel transistor, ion implantation for LDD formation is performed before sidewall formation in order to relax the electric field between the diffusion region and the well end, that is, relax the electric field at the pn junction of the source / drain region and maintain the response speed. There may be.
しかし、フローティング・ディフージョン部FDと画素内のMOSトランジスタのソース・ドレイン領域を同時に形成すると、MOSトランジスタのn型拡散領域用の高不純物濃度のイオン注入と、LDD用の低不純物濃度のイオン注入がフローティング・ディフージョン部FDに入り、フローティング・ディフージョン部FDの寄生容量が増大する。 However, if the floating diffusion portion FD and the source / drain regions of the MOS transistor in the pixel are formed at the same time, a high impurity concentration ion implantation for the n-type diffusion region of the MOS transistor and a low impurity concentration ion implantation for the LDD are performed. Enters the floating diffusion portion FD, and the parasitic capacitance of the floating diffusion portion FD increases.
また、近年、1/fノイズやkTCノイズを低減するため、画素セル内のトランジスタとして、そのチャネルをゲート下に深く形成するデプレッション構造のMOSトランジスタを用いる場合があり、それに対応したトランジスタの閾値形成も求められる。 In recent years, in order to reduce 1 / f noise and kTC noise, a MOS transistor having a depletion structure in which the channel is formed deeply under the gate may be used as a transistor in the pixel cell. Is also required.
本発明は、上述に点に鑑み、フローティング・ディフージョン部の寄生容量を低減して変換効率を向上させ、光電変換した電荷を効率良く電圧変換できるようにした固体撮像素子及びその製造方法を提供するものである。 In view of the above, the present invention provides a solid-state imaging device capable of reducing the parasitic capacitance of the floating diffusion portion to improve the conversion efficiency, and efficiently converting the photoelectrically converted charge into a voltage, and a method for manufacturing the same. To do.
本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部と画素トランジスタ部で構成された複数の画素が配列され、画素内のフローティング・ディフージョン部下の半導体ウェル領域の不純物濃度が、フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部下の半導体ウェル領域の不純物濃度より低濃度に設定されて成ることを特徴とする。 In the solid-state imaging device according to the present invention, a plurality of pixels composed of a photoelectric conversion unit and a pixel transistor unit are arranged, and the impurity concentration of the semiconductor well region under the floating diffusion unit in the pixel is higher than that of the floating diffusion unit. It is characterized in that it is set to a concentration lower than the impurity concentration of the semiconductor well region under the pixel transistor portion in the subsequent stage.
本発明の固体撮像装置では、フローティング・ディフージョン部下の半導体ウェル領域の不純物濃度が、後段の画素トランジスタ部下の半導体ウェル領域より低濃度であるので、フローティング・ディフージョン部での空乏層の伸びが大きくなり、フローティング・ディフージョン部での寄生容量が低減される。 In the solid-state imaging device of the present invention, since the impurity concentration in the semiconductor well region under the floating diffusion portion is lower than that in the semiconductor well region under the pixel transistor portion in the subsequent stage, the depletion layer extends in the floating diffusion portion. This increases the parasitic capacitance in the floating diffusion portion.
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板の単位画素セル、あるいは画素共有セルを形成すべきセル領域に、光電変換部形成領域の第1の第2導電型半導体ウェル領域と、フローティング・ディフージョン部形成領域の第2の第2導電型半導体ウェル領域と、画素トランジスタ形成領域の第3の第2導電型半導体ウェル領域とを形成する工程を有し、第2の第2導電型半導体ウェル領域の不純物濃度を、前記第3の第2導電型半導体ウェル領域の不純物濃度より低濃度となるように形成し、さらに第1の第2導電型半導体ウェル領域に光電変換部を形成する工程と、第2の第2導電型半導体ウェル領域にフローティング・ディフージョン部となる第1導電型拡散領域を形成し、第3の第2導電型半導体ウェル領域に前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタの第1導電型拡散領域を形成する工程を有することを特徴とする。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the first second-conductivity-type semiconductor in the photoelectric conversion unit formation region is formed in the cell region where the unit pixel cell or the pixel-sharing cell of the first-conductivity-type semiconductor substrate is to be formed. Forming a well region, a second second conductivity type semiconductor well region in the floating diffusion portion formation region, and a third second conductivity type semiconductor well region in the pixel transistor formation region, The impurity concentration of the second conductivity type semiconductor well region is formed to be lower than the impurity concentration of the third second conductivity type semiconductor well region. Forming a conversion portion; forming a first conductivity type diffusion region serving as a floating diffusion portion in the second second conductivity type semiconductor well region; and forming a first conductivity type diffusion well region in the second second conductivity type semiconductor well region. It characterized by having a step of forming a first conductivity type diffusion region in the subsequent stage of the pixel transistor from the floating diffusion portion.
本発明の固体撮像装置の製造方法では、フローティング・ディフージョン部形成領域に、トランジスタ形成領域の第3の第2導電型半導体ウェル領域の不純物濃度より低濃度の第2の第2導電型半導体ウェル領域を形成し、この第2の第2導電型半導体ウェル領域にフローティング・ディフージョン部となる第1導電型拡散領域を形成することにより、フローティング・ディフージョン部での空乏層の伸びを大きくし、フローティング・ディフージョン部での寄生容量の低減を図ることができる。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the second second conductivity type semiconductor well having a lower concentration than the impurity concentration of the third second conductivity type semiconductor well region in the transistor formation region is formed in the floating diffusion portion formation region. Forming a first conductivity type diffusion region to be a floating diffusion portion in the second second conductivity type semiconductor well region, thereby increasing the extension of the depletion layer in the floating diffusion portion. The parasitic capacitance in the floating diffusion portion can be reduced.
本発明に係る固体撮像装置によれば、フローティング・ディフージョン部での空乏層の伸びが大きくなり寄生容量が低減するので、画素の変換効率を向上することができ、光電変換した電荷を効率良く電圧変換することができる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、フローティング・ディフージョン部での空乏層の伸びが大きく寄生容量が低減されて画素の変換効率を向上させることができる固体撮像装置を製造することができる。
According to the solid-state imaging device according to the present invention, since the extension of the depletion layer in the floating diffusion portion is increased and the parasitic capacitance is reduced, the conversion efficiency of the pixel can be improved, and the photoelectrically converted charge can be efficiently obtained. Voltage conversion can be performed.
According to the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, it is possible to manufacture a solid-state imaging device capable of improving the conversion efficiency of pixels by greatly increasing the depletion layer in the floating diffusion portion and reducing the parasitic capacitance. Can do.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明に適用される固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置(イメージセンサ)の一実施の形態の概略構成を示す。本実施の形態に係る固体撮像装置41は、半導体基板例えばシリコン基板100上に、複数の光電変換部を含む画素42が規則的に2次元アレイ状に配列された撮像領域43と、その周辺回路として主著区駆動回路44と、カラム信号処理回路45と、水平駆動回路46と、出力回路47と、制御回路48等を有して構成される。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of a solid-state imaging device applied to the present invention, that is, a CMOS solid-state imaging device (image sensor). The solid-
制御回路48は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基いて、垂直駆動回路44、カラム信号処理回路45及び水平駆動回路46などの動作の規準となるクロック信号や制御信号などを生成し、垂直駆動回路44、カラム信号処理回路45及び水平駆動回路46等に入力する。
The
垂直駆動回路44は、例えばシフトレジスタによって構成され、撮像領域43の各画素42を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線49を通して各画素の光電変換部(フォトダイオード)において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号をカラム信号処理回路45に供給する。
The
カラム信号処理回路45は、画素42の例えば列毎に配置されており、1行分の画素42から出力される信号を画素列毎に黒規準信号(図示しないが、有効画素領域の周囲の形成される)からの信号によってノイズ除去、すなわち画素42の固有パターンノイズを除去するためのCDSや信号増幅等の信号処理を行う。カラム信号処理回路45の出力段には、水平選択スイッチ(図示せず)が水平信号線50との間に接続されて設けられる。
The column signal processing circuit 45 is arranged, for example, for each column of the
水平駆動回路46は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路45の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路45の各々から画素信号を水平信号線50に出力させる。
出力回路47は、カラム信号処理回路45の各々から水平信号線50を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。
The
The
画素42の構成は、例えば前述の図18の等価回路で示す3画素トランジスタ構造の画素を用いることができる。なお、選択用トランジスタを追加して、転送用トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅用トランジスタ及び選択用トランジスタの4画素トランジスタ構造の画素を用いることもできる。その他の画素トランジスタ構成の画素を適用することもできる。
As the configuration of the
図2に、上述の固体撮像装置41における撮像領域の第1実施の形態を示す。なお、図2では単位画素セルの部分を示す。本実施の形態における撮像領域、すなわち単位画素セル421は、第1導電型、例えばn型の半導体基板51に、第2導電型である例えばp型の第1の半導体ウェル領域52を介して光電変換部であるフォトダイオード(PD)55を形成し、またp型の第2の半導体ウェル領域53を介してフローティング・ディフージョン部FDとなるn型拡散領域56を形成し、さらにp型の第3の半導体ウェル領域54を介してフローティング・ディフージョン部FDの後段の画素トランジスタ62、63を形成して構成される。
FIG. 2 shows a first embodiment of an imaging region in the solid-
フォトダイオード55は、電荷蓄積領域となるn型拡散領域66とその表面の暗電流抑制のためのp型拡散領域(p型アキュミュレーション層)67からなるHADセンサとして構成される。
The
転送トランジスタ61は、フォトダイオード55とフローティング・ディフージョン部FDとなるn型拡散領域56間に、第1及び第2のp型半導体ウェル領域52及び53に跨がるように形成したゲート絶縁膜71を介して転送用ゲート電極75を形成して構成される。リセット用トランジスタ62は、n型拡散領域(FD)56とn型拡散領域57間に、ゲート絶縁膜72を介してリセット用ゲート電極63を形成して構成される。増幅用トランジスタ63は、n型拡散領域57とn型拡散領域58間に、ゲート絶縁膜73を介して増幅用ゲート電極77を形成して構成される。
The
また、この図面では省略しているが、各画素トランジスタ61、62及び63のゲート電極には絶縁性の側壁(いわゆるサイドウォール)82が形成されるが、サイドウォール形成前にn型低濃度領域を有したLDD(Lightly Doped Drain)構造を行っている場合もある。
Although not shown in this drawing, an insulating side wall (so-called side wall) 82 is formed on the gate electrode of each of the
そして、本実施の形態においては、第1、第2及び第3のp型半導体ウェル領域52、53及び54を互いの不純物濃度が異なるように作り分けし、フローティング・ディフージョン部FDであるn型拡散領域56が形成される第2のp型半導体ウェル領域53の不純物濃度を、後段の各画素トランジスタのn型拡散領域57及び58が形成される第3のp型半導体ウェル領域54の不純物濃度よりも低濃度にする。この場合、第2のp型半導体ウェル領域53は、少なくともフローティング・ディフージョン部FDであるn型拡散領域56が形成される表面側領域の不純物濃度を、第3のp型半導体ウェル領域54の各n型拡散領域57、58、59が形成される表面側領域の不純物濃度より低濃度となるように形成される。
In the present embodiment, the first, second, and third p-type
フォトダイオード55が形成される第1のp型半導体ウェル領域52の不純物濃度は、第3のp型半導体ウェル領域54の不純物濃度より低濃度とされる。
The impurity concentration of the first p-type
さらに、フローティング・ディフージョン部を構成する拡散領域56と、前記画素トランジスタ部を構成する拡散領域57、58は、同じ不純物濃度で同時にイオン形成されても良いし、同時に形成を行わない場合は、フローティング・ディフージョン部の拡散領域56の不純物濃度は、画素トランジスタ部の拡散領域57,58の不純物濃度より低濃度で形成される。
Further, the
次に、図3〜図6を用いて上述の第1、第2及び第3の半導体ウェル領域52、53及び54を作り分け工程を含む本実施の形態の固体撮像装置(特にその画素セル部)の製造方法について説明する。
先ず、図3Aに示すように、第1導電型の半導体基板、例えばn型の半導体基板51の画素セルを形成すべきセル領域の全面、すなわちフォトダイオード形成領域85、フローティング・ディフージョン部(FD)形成領域86及びフローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ形成領域87の全面に、深部に濃度ピークを有するように第1のp型不純物をイオン注入して、第1のp型ウェル・イオン注入領域91を形成する。このイオン注入時のp型不純物の濃度分布を図3Bに示す。
Next, the solid-state imaging device according to the present embodiment (particularly the pixel cell portion thereof) including a step of separately forming the first, second and third semiconductor well
First, as shown in FIG. 3A, the entire surface of a cell region in which a pixel cell of a first conductivity type semiconductor substrate, for example, an n-
次に、図4Aに示すように、n型半導体基板51のセル領域のフォトダイオード形成領域85を除くフローティング・ディフージョン部(FD)形成領域86及び後段のMOSトランジスタ形成領域87に、深部より浅く表面側より深い中間位置に濃度ピークを有する第2のp型不純物をイオン注入して第2のp型ウェル・イオン注入領域92を形成する。第2のp型ウェル・イオン注入領域92は、第1のp型ウェル・イオン注入領域91に接して形成される。このイオン注入時のp型不純物の濃度分布を図4Bに示す。
この第2のp型ウェル・イオン注入領域92を形成する際の、イオン注入マスク95のマスクイメージを図7に示す。破線97が1単位画素セルに対応する。網点部分95aがフォトダイオード形成領域85に対応し、白抜き部分95bがフローティング・ディフージョン部形成領域86及び後段の画素トランジスタ形成領域87に対応する。
Next, as shown in FIG. 4A, the floating diffusion region (FD)
FIG. 7 shows a mask image of the
次に、第5Aに示すように、n型半導体基板51のセル領域の後段の画素トランジスタ形成領域87のみに、表面側に濃度ピークを有する第3のp型不純物をイオン注入して第3のp型ウェル・イオン注入領域93を形成する。第3のp型ウェル・イオン注入領域93は、第2のp型ウェル・イオン注入領域92に接して形成される。このイオン注入時の第3のp型不純物の濃度分布を図5Bに示す。
この第3のp型ウェル・イオン注入領域93を形成する際の、イオン注入マスク96のマスクイメージを図8に示す。網点部分96aがフォトダイオード形成領域85に対応し、網点部分96cがフローティング・ディフージョン部形成領域86に対応し、白抜き部分96bが後段のMOSトランジスタ形成領域87に対応する。
Next, as shown in FIG. 5A, a third p-type impurity having a concentration peak on the surface side is ion-implanted only into the pixel
FIG. 8 shows a mask image of the
次に、図6に示すように、n型半導体基板51上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、このゲート電極をマスクにLDD構造の低不純物濃度領域を形成し、サイドウォールを形成する。
Next, as shown in FIG. 6, a gate electrode is formed on the n-
その後、フォトダイオード形成領域85にフォトダイオード55をイオン注入により形成する。また、フローティング・ディフージョン部形成領域86にフローティング・ディフージョン部FDとなるn型拡散領域56を、また後段の画素トランジスタ形成領域87に各画素トランジスタのn型拡散領域57及び58を、イオン注入により同時に形成する。さらに、配線形成工程で各配線を形成する。このようにして、図2に示す画素421を形成した固体撮像装置を得る。
Thereafter, a
なお、比較のために、図16を用いて従来の固体撮像装置、すなわちその画素の半導体ウェル領域の製造方法について説明する。従来は、図16に示すように、n型の半導体基板21のセル領域の全面、すなわちフォトダイオード形成領域85、フローティング・ディフージョン部(FD)形成領域86及びフローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ形成領域87の全面に、基板深部に濃度ピークを有する第1のp型不純物をイオン注入して、第1のp型ウェル・イオン注入領域91を形成する。
For comparison, a conventional solid-state imaging device, that is, a method for manufacturing a semiconductor well region of the pixel will be described with reference to FIG. Conventionally, as shown in FIG. 16, the entire pixel region of the n-
次に、n型半導体基板21のフォトダイオード形成領域85を除くフローティング・ディフージョン部(FD)形成領域86及び後段の画素トランジスタ形成領域87に、深部より浅く表面側より深い中間位置に濃度ピークを有する第2のp型不純物をイオン注入して第2のp型ウェル・イオン注入領域92を形成する。
Next, in the floating diffusion portion (FD)
次に、同じように、n型半導体基板21のフォトダイオード形成領域85を除くフローティング・ディフージョン部(FD)形成領域86及び後段の画素トランジスタ形成領域87に、表面側に濃度ピークを有する第3のp型不純物をイオン注入して第3のp型ウェル・イオン注入領域93を形成する。
Next, in the same manner, in the floating diffusion region (FD)
この第2のp型ウェル・イオン注入領域92、及び第3のp型ウェル・イオン注入領域93を形成する際の、イオン注入では図7のイオン注入マスク95が用いられる。その後、n型半導体基板21上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、このゲート電極をマスクにLDD構造の低不純物濃度領域を形成し、サイドウォールを形成する。また、フォトダイオード、各トランジスタのゲート部(ゲート絶縁膜、ゲート電極、サイドウォールなど)を形成し、このゲート部をマスクにn型拡散領域をイオン注入で形成し、さらに配線形成工程で各配線を形成する。
The
上述の第1実施の形態において、画素内のMOSトランジスタのチャネルをゲート下に深く形成するディプレッション構造のMOSトランジスタを構成する場合は、それに対応したMOSトランジスタのチャネル閾値を調整するためのイオン注入が必要である。このときには、上記のようにp型半導体ウェル領域を形成した後、MOSトランジスタにチャネル閾値を決める位のエネルギーで不純物のイオン注入を行うが、フローティング・ディフージョン部FDが形成されるp型半導体ウェル領域には閾値調整用のイオン注入を省略することが望ましい。 In the first embodiment described above, when a depletion structure MOS transistor in which the channel of the MOS transistor in the pixel is formed deeply under the gate is formed, ion implantation for adjusting the channel threshold of the corresponding MOS transistor is performed. is necessary. At this time, after the p-type semiconductor well region is formed as described above, impurity ions are implanted into the MOS transistor with energy that determines the channel threshold, but the p-type semiconductor well in which the floating diffusion portion FD is formed is formed. It is desirable to omit ion implantation for threshold adjustment in the region.
上述した第1実施の形態によれば、フローティング・ディフージョン部FDが形成された第2のp型半導体ウェル領域53、少なくともそのフローティング・ディフージョン部FDが形成された表面側領域の不純物濃度を、後段のMOSトランジスタが形成された第3のp型半導体ウェル領域54の不純物濃度より低濃度にしている。フローティング・ディフージョン部FD下の第2のp型半導体ウェル領域53が低不純物濃度にすることより、フローティング・ディフージョン部FDでの第2のp型半導体ウェル領域53側への空乏層の広がりが大きくなり、フローティング・ディフージョン部FDの寄生容量が低減し、画素の変換効率を向上させることができる。これにより、光電変換した電荷を効率良く電圧変換することができる。
According to the first embodiment described above, the impurity concentration in the second p-type
図9A、Bに、フローティング・ディフージョン部FDからp型半導体ウェル領域側に空乏層が伸びた場合のポテンシャル分布図を示す。図9Aは本発明の場合で、フローティング・ディフージョン部FD下のp型半導体ウェル領域の不純物濃度を低濃度とした場合の空乏層aの伸びを示す。図9Bの従来の不純物濃度のp型半導体ウェル領域でのフローティング・ディフージョン部FD下の空乏層bの伸びに比べて大きく延びているのが分かる。 9A and 9B show potential distribution diagrams when a depletion layer extends from the floating diffusion portion FD to the p-type semiconductor well region side. FIG. 9A shows the extension of the depletion layer a when the impurity concentration of the p-type semiconductor well region under the floating diffusion portion FD is low in the case of the present invention. It can be seen that the length of the depletion layer b under the floating diffusion portion FD in the p-type semiconductor well region having the conventional impurity concentration in FIG.
図10に、フローティング・ディフージョン部FDの拡散容量(すなわち寄生容量)と電圧との関係を示す。曲線Iは本発明の場合、曲線IIは従来の場合である。この図10からも、本発明は拡散容量が低減しているのが分かる。図11は、変換効率を比較フグラフであり、従来に比べて本発明の方が変換効率の向上が認められる。 FIG. 10 shows the relationship between the diffusion capacitance (ie, parasitic capacitance) of the floating diffusion portion FD and the voltage. Curve I is the case of the present invention and curve II is the conventional case. FIG. 10 also shows that the diffusion capacity is reduced in the present invention. FIG. 11 is a comparative graph of the conversion efficiency. The conversion efficiency is improved in the present invention compared to the conventional case.
次に、フローティング・ディフージョン部FD下のp型半導体ウェル領域の不純物濃度を低濃度にした場合の変換効率との関係について、デバイスの理論式を用いて説明する。変換効率ηは、数1で表される。
Next, the relationship with the conversion efficiency when the impurity concentration of the p-type semiconductor well region under the floating diffusion portion FD is lowered will be described using the theoretical formula of the device. The conversion efficiency η is expressed by
q :電子の電荷量
G :ソースフォロア回路全体の利得(≒0.6〜0.9)
CFD:フローティング・ディフージョン部FDの容量
C FD : Capacity of floating diffusion FD
数1から、アンプソースフォロアの利得Gを上げる事、フローティング・ディフージョン部FDの容量CFDを小さくする事で、変換効率ηは下がる。今、このFD容量CFDに注目してみる。
ところで、順方向バイアス時は注入された少数キャリアもコンデンサに溜まった電荷として働く。この注入キャリアによる容量成分を拡散容量Cd、pn接合容量をCjとすると、FD容量CFDは、数2のような並列接続で表される。
From
By the way, at the time of forward bias, the injected minority carriers also work as charges accumulated in the capacitor. When the capacity component due to the injected carriers is a diffusion capacity Cd and the pn junction capacity is Cj, the FD capacity CFD is expressed by a parallel connection as shown in
拡散容量Cdは、フローティング・ディフージョン部FDの拡散領域濃度を薄くすると、小さくすることができる。以下、pn接合容量Cjについて見る。
ところで、フローティング・ディフージョン部FD下の半導体ウェル領域の不純物濃度を薄くして空乏層を伸ばすと、FD容量CFDが小さくなることを以下に説明する。
片側階段接合の場合、フローティング・ディフージョン部FDの拡散領域とp型半導体ウェル領域の間には、図12Aのようなpn接合jの空乏層101が存在する。この場合、n型拡散領域濃度をNd、p型半導体ウェル領域の濃度をNa、それぞれの空乏層の伸びをWd(n),Wd(a)とすると、数3の関係が成り立つ。
The diffusion capacitance Cd can be reduced by reducing the diffusion region concentration of the floating diffusion portion FD. Hereinafter, the pn junction capacitance Cj will be described.
By the way, it will be described below that the FD capacitance CFD becomes smaller when the impurity concentration in the semiconductor well region under the floating diffusion portion FD is reduced to extend the depletion layer.
In the case of one-sided step junction, a
そこで、p型半導体ウェル領域の濃度を薄くした場合、
ところで電界分布についてみると、図12Cの三角形の面積が内部電位となり、内部電位は保たれるので、最大電界強度Emaxは、数5で示すように、E′maxと下がる。
ところで、空乏層容量Cjは、Q=CVより、
また、ポアソン方程式より数7、数8の関係が成り立つ。
ε0 :真空の誘電率
以上より数9が導かれる。
つまり、空乏層を伸ばすと、フローティング・ディフージョン部FDの空乏層容量Cjは減少する。よって、変換効率は下がる。また、数3から、フローティング・ディフージョン部FDの拡散濃度とp型半導体ウェル領域の濃度を共に薄くした方が、変換効率を下げる効果は大きくなる。 That is, when the depletion layer is extended, the depletion layer capacitance Cj of the floating diffusion portion FD decreases. Therefore, the conversion efficiency decreases. In addition, from Equation 3, the effect of lowering the conversion efficiency becomes greater when both the diffusion concentration of the floating diffusion portion FD and the concentration of the p-type semiconductor well region are reduced.
次に、図13〜図15に、上述の固体撮像装置41における撮像領域の第2実施の形態を示す。なお、図13〜図15では画素を構成する画素トランジスタの一部を複数の画素で共有した画素共有構造を有する構成である。
Next, FIGS. 13 to 15 show a second embodiment of the imaging region in the solid-
先ず、図15を用いて、例えば4つの画素を共有した画素共有セルの等価回路について説明する。本例では、4つのフォトダイオードPD1、PD2、PD3及びPD4に対して、それぞれ対応する転送用トランジスタ111、112、113及び114のソースが接続される。この転送用トランジスタ111〜114のゲートには、それぞれ転送用配線116、117、118及び119を介して転送パルスφTRG1、φTRG2、φTRG3及びφTRG4が印加される。各転送用トランジスタ111〜114のドレインは、共通接続されて1つのリセット用トランジスタ121に接続されると共に、フローティング・ディフージョン部FDを介して1つの増幅用トランジスタ122のゲートに接続される。リセット用トランジスタ121と増幅用トランジスタ122のドレインは画素電源線123に接続される。リセット用トランジスタ121のゲートにはリセット用配線1124を介してリセットパルスφRSTが印加される。さらに、増幅用トランジスタ122のソースが1つの選択用トランジスタ125のドレインに接続される。選択用トランジスタ125のソースは垂直信号線49に接続され、そのゲートには選択用配線126を介して選択パルスφSELが印加される。
First, an equivalent circuit of a pixel sharing cell sharing, for example, four pixels will be described with reference to FIG. In this example, the sources of the
そして、本実施の形態においては、図13に示すように、フローティング・ディフージョン部FDを複数、本例では破線で示す3つのフローティング・ディフージョン部FD1,FD2,FD3に分割して構成される。フローティング・ディフージョン部FD1は、リセット用トランジスタが形成されたトランジスタ占有領域130に形成される。132はリセットゲートである。フローティング・ディフージョン部FD2は、2つのフォトダイオードPD1,PD2の信号電荷を蓄積するように2つの転送用トランジスタの共通のドレインとして形成される。133、134は転送ゲートである。フローティング・ディフージョン部FD3は、2つのフォトダイオードPD3,PD4の信号電荷を蓄積するように2つの転送用トランジスタの共通のドレインとして形成される。135、136は転送ゲートである。トランジスタ占有域131には、増幅用トランジスタ、選択用トランジスタが形成される。フローティング・ディフージョン部FD1,FD2,FD3とトランジスタ占有領域131の増幅用トランジスタのゲートとは、配線138で接続される。
In this embodiment, as shown in FIG. 13, a plurality of floating diffusion portions FD are divided into three floating diffusion portions FD1, FD2, and FD3 indicated by broken lines in this example. . The floating diffusion portion FD1 is formed in the
図14は、図13の画素共有セルの一部の断面構造を示す。図14では、第1導電型、例えばn型の半導体基板141に、第2導電型であるp型の第1の半導体ウェル領域142を介して光電変換部であるフォトダイオードPD1〜PD3、図では代表してフォトダイオードPD1を形成し、またp型の第2の半導体ウェル領域143を介して複数に分割したフローティング・ディフージョン部FD、図では代表してフローティング・ディフージョン部FD1,FD2となるn型拡散領域145、146を形成し、さらにp型の第3の半導体ウェル領域144を介してフローティング・ディフージョン部FDの後段のリセット用トランジスタ121、増幅用トランジスタ122、選択用トランジスタ125を形成して構成される。
FIG. 14 shows a partial cross-sectional structure of the pixel sharing cell of FIG. In FIG. 14, photodiodes PD <b> 1 to PD <b> 3 that are photoelectric conversion portions are connected to a first conductivity type, for example, an n-
転送用トランジスタ111〜114、図では代表して転送用トランジスタ111は、フォトダイオードPD1とフローティング・ディフージョン部FD2となるn型拡散領域145間に、第1及び第2のp型半導体ウェル領域142及び143に跨がるように形成したゲート絶縁膜151を介して転送用ゲート電極133を形成して構成される。リセット用トランジスタ121は、フローティング・ディフージョンFD1となるn型拡散領域146とn型拡散領域147間に、ゲート絶縁膜152を介してリセット用ゲート電極132を形成して構成される。増幅用トランジスタ122は、n型拡散領域148とn型拡散領域149間に、ゲート絶縁膜153を介して増幅用ゲート電極137を形成して構成される。選択用トランジスタ125は、n型拡散領域149とn型拡散領域150間に、ゲート絶縁膜154を介して選択用ゲート電極138を形成して構成される。フローティング・ディフージョンFD2,FD1及び増幅用ゲート電極137は、配線139で接続される。また、拡散領域−ウェル端の電界緩和、すなわちソース・ドレイン領域のpn接合における電界緩和、応答速度維持のために、サイドウォール形成前にLDD構造に形成されている場合もある。
The
そして、本実施の形態においては、第1、第2及び第3のp型半導体ウェル領域142、143及び144を互いの不純物濃度が異なるように作り分けし、フローティング・ディフージョン部FD1〜FD2であるn型拡散領域145、146が形成される第2のp型半導体ウェル領域143の不純物濃度を、後段の各トランジスタのn型拡散領域147〜150が形成される第3のp型半導体ウェル領域144の不純物濃度よりも低濃度にする。この場合、第2のp型半導体ウェル領域143は、少なくともフローティング・ディフージョン部FD1,FD2であるn型拡散領域145、146が形成される表面側領域の不純物濃度を、第3のp型半導体ウェル領域144の各n型拡散領域147〜150が形成される表面側領域の不純物濃度より低濃度となるように形成される。
In the present embodiment, the first, second, and third p-type
フォトダイオードPD1が形成される第1のp型半導体ウェル領域142の不純物濃度は、第3のp型半導体ウェル領域144の不純物濃度より低濃度とされる。
The impurity concentration of the first p-type
フローティング・ディフージョン部FD1〜FD3、図では145、146を構成する拡散領域と、画素トランジスタ部を構成する拡散領域147〜150は、同じ不純物濃度で同時にイオン形成されても良いし、同時に形成を行わない場合は、フローティング・ディフージョン部の拡散領域の不純物濃度は、画素トランジスタ部の拡散領域の不純物濃度より低濃度で形成される。
The diffusion regions constituting the floating diffusion portions FD1 to FD3, 145 and 146 in the figure, and the
第2実施の形態の固体撮像装置、特にその画素共有セルの製造は、前述の図3〜図6で説明したと同様に行うことができる。 The solid-state imaging device according to the second embodiment, particularly the pixel sharing cell, can be manufactured in the same manner as described with reference to FIGS.
第2実施の形態によれば、複数分割されたフローティング・ディフージョン部FD〔FD1〜FD3〕を有した画素セルにおいて、フローティング・ディフージョン部FD〔FD1〜FD3〕が形成された第2のp型半導体ウェル領域143、少なくともフローティング・ディフージョン部FDが形成された表面側領域の不純物濃度を、後段の画素トランジスタが形成された第3のp型半導体ウェル領域144の不純物濃度より低濃度にしている。第2のp型半導体ウェル領域142を低不純物濃度にすることにより、フローティング・ディフージョン部FD1〜3での寄生容量が低減し、画素の変換効率を向上させることができる。これにより、光電変換した電荷を効率良く電圧変換することができる。
According to the second embodiment, in the pixel cell having the plurality of divided floating diffusion portions FD [FD1 to FD3], the second p in which the floating diffusion portions FD [FD1 to FD3] are formed. The impurity concentration of the
上例は、複数のフローティング・ディフージョン部FDの全てが形成されるp型半導体ウェル領域の不純物濃度を低濃度にしたが、複数のフローティング・ディフージョン部FDのうち、所要のフローティング・ディフージョン部下のp型半導体ウェル領域のみを低不純濃度として構成しても、寄生容量の低減により、画素の変換効率を向上することができ、光電変換した電荷を効率良く電圧変換することができる。 In the above example, the impurity concentration of the p-type semiconductor well region in which all of the plurality of floating diffusion portions FD are formed is set to a low concentration, but the required floating diffusion of the plurality of floating diffusion portions FD is reduced. Even if only the sub-type p-type semiconductor well region is configured to have a low impurity concentration, the conversion efficiency of the pixel can be improved due to the reduction of the parasitic capacitance, and the photoelectrically converted charge can be efficiently converted into a voltage.
上例では、電荷として電子の方がホールより移動度が大きいため、半導体ウェル領域をp型で形成し、フォトダイオードやフローティング・ディフージョン部をn型で形成し、nMOSトランジスタを用いた構成としたが、ホールを電荷として用いた構成とすることもできる。ホールの場合はn型半導体ウェル領域内にMOSトランジスタとなるp型の拡散層(ソース・ドレイン領域)を形成する。 In the above example, since electrons have higher mobility than holes as charges, the semiconductor well region is formed in p-type, the photodiode and floating diffusion portion are formed in n-type, and an nMOS transistor is used. However, a configuration in which holes are used as charges can also be used. In the case of holes, p-type diffusion layers (source / drain regions) to be MOS transistors are formed in the n-type semiconductor well region.
41・・固体撮像装置、42・・画素、43・・撮像領域、44・・垂直駆動回路、45・・カラム信号処理回路、46・・水平駆動回路、47・・出力回路、48・・制御回路、49・・垂直信号線、421・・画素セル、51・・半導体基板、52、53、54・・半導体ウェル領域、55・・光電変換部(フォトダイオード)、56,145,146・・フローティング・ディフージョン部となる拡散領域、57、58・・トランジスタの拡散領域、61,111・・転送用トランジスタ、62,121・・リセット用トランジスタ、63,122・・増幅用トランジスタ、91・・第1のpウェル・イオン注入領域、92・・第2のpウェル・イオン注入領域、93・・第3のpウェル・イオン注入領域、95、96・・イオン注入用マスク
41..Solid-state imaging device, 42..Pixel, 43..Image area, 44..Vertical drive circuit, 45..Column signal processing circuit, 46..Horizontal drive circuit, 47..Output circuit, 48..
Claims (10)
前記画素内のフローティング・ディフージョン部下の半導体ウェル領域の不純物濃度が、前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部下の半導体ウェル領域の不純物濃度より低濃度に設定されて成る
ことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of pixels composed of a photoelectric conversion unit and a pixel transistor unit are arranged,
The impurity concentration in the semiconductor well region under the floating diffusion portion in the pixel is set to be lower than the impurity concentration in the semiconductor well region under the pixel transistor portion downstream from the floating diffusion portion. Solid-state imaging device.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 The semiconductor well region under the photoelectric conversion portion, the semiconductor well region under the floating diffusion portion, and the semiconductor well region under the pixel transistor portion downstream from the floating diffusion portion are formed with different impurity concentrations. The solid-state imaging device according to claim 1.
フローティング・ディフージョン部が複数に分割されている場合に於いて、
前記分割されたフローティング・ディフージョン部下の半導体ウェル領域の不純物濃度が、前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部下の半導体ウェル領域の不純物濃度より低濃度に設定されて成る
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 Some pixel transistor parts are shared by multiple pixels,
When the floating diffusion part is divided into multiple parts,
The impurity concentration of the semiconductor well region under the divided floating diffusion portion is set to be lower than the impurity concentration of the semiconductor well region under the pixel transistor portion downstream from the floating diffusion portion. The solid-state imaging device according to claim 1.
フローティング・ディフージョン部が複数に分割されている場合に於いて、
前記分割されたフローティング・ディフージョン部のうちの、所要のフローティング・ディフージョン部下の半導体ウェル領域の不純物濃度が、前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部下の半導体ウェル領域の不純物濃度より低く設定されて成る
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 Some pixel transistor parts are shared by multiple pixels,
When the floating diffusion part is divided into multiple parts,
Of the divided floating diffusion portions, the impurity concentration of the semiconductor well region below the required floating diffusion portion is lower than the impurity concentration of the semiconductor well region below the pixel transistor portion downstream from the floating diffusion portion. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is set.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the diffusion region constituting the floating diffusion portion and the diffusion region constituting the pixel transistor portion are simultaneously formed with the same impurity concentration.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the diffusion region constituting the floating diffusion portion is formed at a lower concentration than the impurity concentration of the diffusion region constituting the pixel transistor portion.
前記第2の第2導電型半導体ウェル領域の不純物濃度を、前記第3の第2導電型半導体ウェル領域の不純物濃度より低濃度となるように形成し、
さらに前記第1の第2導電型半導体ウェル領域に光電変換部を形成する工程と、
前記第2の第2導電型半導体ウェル領域にフローティング・ディフージョン部となる第1導電型拡散領域を形成し、前記第3の第2導電型半導体ウェル領域に前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタの第1導電型拡散領域を形成する工程を有する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 In the cell region where the unit pixel cell or the pixel sharing cell of the first conductivity type semiconductor substrate is to be formed, the first second conductivity type semiconductor well region of the photoelectric conversion portion formation region and the floating diffusion portion formation region Forming a second second conductivity type semiconductor well region and a third second conductivity type semiconductor well region of the pixel transistor formation region;
Forming an impurity concentration of the second second conductivity type semiconductor well region to be lower than an impurity concentration of the third second conductivity type semiconductor well region;
A step of forming a photoelectric conversion portion in the first second conductivity type semiconductor well region;
A first conductivity type diffusion region serving as a floating diffusion portion is formed in the second second conductivity type semiconductor well region, and a stage subsequent to the floating diffusion portion is formed in the third second conductivity type semiconductor well region. A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming a first conductivity type diffusion region of a pixel transistor.
前記セル領域の光電変換部形成領域を除いてフローティング・ディフージョン部形成領域及び該フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ形成領域にわたり前記深部と表面側との中間部に濃度ピークを有する第2の第2導電型不純物をイオン注入する工程と、
前記セル領域の前記画素トランジスタ形成領域のみに、前記表面側に濃度ピークを有する第3の第2導電型不純物をイオン注入する工程を有して、
前記光電変換部形成領域に第1の第2導電型半導体ウェル領域を形成し、画素トランジスタ形成領域に第3の第2導電型半導体ウェル領域を形成し、前記フローティング・ディフージョン部形成領域に、第3の第2導電型半導体ウェル領域の不純物濃度より低不純物濃度の第2の第2導電型半導体ウェル領域を形成する
ことを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置の製造方法。 Ion-implanting a first second-conductivity-type impurity having a concentration peak at a deep portion over the entire surface of the cell region;
A second region having a concentration peak at an intermediate portion between the deep portion and the surface side over the floating diffusion portion forming region and the pixel transistor forming region downstream from the floating diffusion portion except for the photoelectric conversion portion forming region in the cell region. Ion implantation of the second conductivity type impurity of
Ion implantation of a third second conductivity type impurity having a concentration peak on the surface side only in the pixel transistor formation region of the cell region;
Forming a first second conductivity type semiconductor well region in the photoelectric conversion portion formation region; forming a third second conductivity type semiconductor well region in the pixel transistor formation region; and in the floating diffusion portion formation region; 8. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 7, wherein a second second conductivity type semiconductor well region having an impurity concentration lower than that of the third second conductivity type semiconductor well region is formed.
ことを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置の製造方法。 The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the first conductivity type diffusion region of the floating diffusion portion and the first conductivity type diffusion region of the pixel transistor portion are simultaneously formed with the same impurity concentration. Method.
ことを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置の製造方法。 The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the first conductivity type diffusion region of the floating diffusion portion is formed at a lower concentration than the impurity concentration of the first conductivity type diffusion region of the pixel transistor portion. Method.
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Publications (2)
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JP (1) | JP5194419B2 (en) |
CN (1) | CN101197388B (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011034737A2 (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-24 | International Business Machines Corporation | Structures, design structures and methods of fabricating global shutter pixel sensor cells |
JP2012049553A (en) * | 2011-10-05 | 2012-03-08 | Toshiba Corp | Solid state imaging device and manufacturing method therefor |
JP2012209416A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Sharp Corp | Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and electronic information equipment |
US9472592B2 (en) | 2013-07-30 | 2016-10-18 | Sony Corporation | Imaging device, electronic apparatus, and method of manufacturing the imaging device having a reduced p-n junction capacity at one or more of a floating diffusion section, source region, or drain region |
JP2018107358A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | キヤノン株式会社 | Manufacturing method of imaging apparatus and imaging system |
CN109326618A (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-12 | 松下知识产权经营株式会社 | Photographic device |
CN110085609A (en) * | 2019-04-08 | 2019-08-02 | 天津大学 | Image sensor pixel structure and preparation method thereof with low-light mode |
CN113394239A (en) * | 2021-05-10 | 2021-09-14 | 曜芯科技有限公司 | Image sensor, fingerprint identification module and electronic device |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8877616B2 (en) | 2008-09-08 | 2014-11-04 | Luxtera, Inc. | Method and system for monolithic integration of photonics and electronics in CMOS processes |
US9147710B2 (en) | 2013-07-23 | 2015-09-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Photodiode gate dielectric protection layer |
JP6265694B2 (en) * | 2013-11-12 | 2018-01-24 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device and imaging system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000150848A (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-30 | Toshiba Corp | Solid state imaging device |
JP2004104131A (en) * | 2002-09-11 | 2004-04-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Cmos image sensor and manufacturing method therefor |
WO2005013370A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-10 | Micron Technology, Inc. | Angled pinned photodiode for high quantum efficiency and method of formation |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3795843B2 (en) * | 2002-08-01 | 2006-07-12 | 富士通株式会社 | Semiconductor photo detector |
JP2004273640A (en) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Sony Corp | Solid-state imaging device and its manufacturing method |
-
2006
- 2006-10-04 JP JP2006273254A patent/JP5194419B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-10-08 CN CN200710306666XA patent/CN101197388B/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000150848A (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-30 | Toshiba Corp | Solid state imaging device |
JP2004104131A (en) * | 2002-09-11 | 2004-04-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Cmos image sensor and manufacturing method therefor |
WO2005013370A1 (en) * | 2003-07-30 | 2005-02-10 | Micron Technology, Inc. | Angled pinned photodiode for high quantum efficiency and method of formation |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011034737A2 (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-24 | International Business Machines Corporation | Structures, design structures and methods of fabricating global shutter pixel sensor cells |
WO2011034737A3 (en) * | 2009-09-17 | 2011-06-30 | International Business Machines Corporation | Structures, design structures and methods of fabricating global shutter pixel sensor cells |
GB2486607A (en) * | 2009-09-17 | 2012-06-20 | Ibm | Structures, design structures and methods of fabricating global shutter pixel sensor cells |
GB2486607B (en) * | 2009-09-17 | 2014-01-08 | Ibm | Structures, design structures and methods of fabricating global shutter pixel sensor cells |
JP2012209416A (en) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Sharp Corp | Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and electronic information equipment |
JP2012049553A (en) * | 2011-10-05 | 2012-03-08 | Toshiba Corp | Solid state imaging device and manufacturing method therefor |
US9472592B2 (en) | 2013-07-30 | 2016-10-18 | Sony Corporation | Imaging device, electronic apparatus, and method of manufacturing the imaging device having a reduced p-n junction capacity at one or more of a floating diffusion section, source region, or drain region |
JP2018107358A (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | キヤノン株式会社 | Manufacturing method of imaging apparatus and imaging system |
CN109326618A (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-12 | 松下知识产权经营株式会社 | Photographic device |
CN109326618B (en) * | 2017-07-31 | 2024-03-01 | 松下知识产权经营株式会社 | Image pickup apparatus |
CN110085609A (en) * | 2019-04-08 | 2019-08-02 | 天津大学 | Image sensor pixel structure and preparation method thereof with low-light mode |
CN113394239A (en) * | 2021-05-10 | 2021-09-14 | 曜芯科技有限公司 | Image sensor, fingerprint identification module and electronic device |
CN113394239B (en) * | 2021-05-10 | 2023-08-18 | 汇顶科技私人有限公司 | Image sensor, fingerprint identification module and electronic device |
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