JP2008252111A - Cmosイメージセンサの単位画素及びcmosイメージセンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題手段】単位画素は、半導体層312内に形成され、埋設フォトダイオードBPDと、光電荷を蓄積する第2導電型のフローティング接合部324aと、半導体層312上に形成されたトランスファゲートTxと、半導体層312の表面下部に形成された第2導電型のドレイン接合部324bと、半導体層312上に形成されたリセットゲートRxと、半導体層312内に形成された第1導電型のウェル領域313と、ウェル領域313に形成されたソース/ドレイン接合部324cを備えるドライブトランジスタMD及びセレクトトランジスタSxと、埋設フォトダイオードBPDを除く領域上に形成されたシリサイド膜とを備えている。
【選択図】図3
Description
Rx リセットゲート
MD ドライブゲート
Sx セレクトゲート
BPD 埋設フォトダイオード
321a TEOS酸化膜パターン
321b TEOS酸化膜スペーサ
324a N+フローティング接合部
324b N+ドレイン接合部
324c ソース/ドレインN+不純物拡散領域
325 シリサイド膜
Claims (18)
- CMOSイメージセンサの単位画素において、
第1導電型の半導体層と、
該半導体層内に形成され、外部からの光を感知して、光電荷を生成する埋設フォトダイオードと、
前記半導体層の表層部に形成され、前記埋設フォトダイオードから伝送された光電荷を蓄積する第2導電型のフローティング接合部と、
該フローティング接合部と前記埋設フォトダイオード間の前記半導体層上に形成されたトランスファゲートと、
前記半導体層の表層部に形成された第2導電型のドレイン接合部と、
前記フローティング接合部と前記ドレイン接合部間の前記半導体層上に形成されたリセットゲートと、
前記埋設フォトダイオード、前記トランスファゲート、前記フローティング接合部、前記リセットゲート及び素子分離膜が形成された領域を除く前記半導体層内に形成された第1導電型のウェル領域と、
該ウェル領域に形成されたソース/ドレイン接合部を備えるドライブトランジスタ及びセレクトトランジスタと、
前記埋設フォトダイオードを除く、前記フローティング接合部、前記トランスファゲート、前記ドレイン接合部、前記リセットゲート、及び前記ソース/ドレイン接合部上に形成されたシリサイド膜とを備えていることを特徴とするCMOSイメージセンサの単位画素。 - 前記フローティング接合部及び前記ドレイン接合部が、高濃度の不純物拡散領域で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサの単位画素。
- 前記ソース/ドレイン接合部が、低濃度の不純物拡散領域と高濃度の不純物拡散領域とで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサの単位画素。
- 前記埋設フォトダイオード上を覆う、前記シリサイド膜が形成されることを防止する保護層と、
該保護層と同じ薄膜からパターニングされて、前記トランスファゲート、前記リセットゲート、前記ドライブトランジスタのゲート及び前記セレクトトランジスタのゲートの側壁に形成されたスペーサを、さらに備えていることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサの単位画素。 - 前記ドライブトランジスタ及び前記セレクトトランジスタのチャネルの幅が、0.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載のCMOSイメージセンサの単位画素。
- 前記保護層及び前記スペーサが、TEOS酸化膜で形成されていることを特徴とする請求項4に記載のCMOSイメージセンサの単位画素。
- CMOSイメージセンサの製造方法において、
半導体基板に埋設フォトダイオード、及び前記半導体基板上に複数のゲートを形成するステップと、
前記埋設フォトダイオード上を覆う保護層、及び前記複数のゲートの側壁を覆うスペーサを形成するステップと、
前記半導体基板上の前記複数のゲート間に、高濃度の第2導電型の不純物拡散領域を形成するステップと、
前記複数のゲート上及び前記高濃度の第2導電型の不純物拡散領域上に遷移金属膜を形成するステップと、
該遷移金属膜を形成した後、形成された構造体を熱処理するステップとを含むことを特徴とするCMOSイメージセンサの製造方法。 - 前記半導体層及び前記複数のゲートがシリコンを含み、前記熱処理により前記遷移金属膜をシリサイド化することを特徴とする請求項7に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記保護層及び前記スペーサを、TEOS酸化膜で形成することを特徴とする請求項7に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- CMOSイメージセンサの製造方法において、
第1導電型の半導体層を準備するステップと、
該半導体層の一部に第1導電型のウェル領域を形成するステップと、
フィールド領域及び活性領域を画定するために、素子分離膜を形成するステップと、
前記ウェル領域上に、少なくとも1つのトランジスタ用ゲートを形成し、前記半導体層上にトランスファゲート及びリセットゲートを形成するステップと、
前記トランスファゲートと隣接する前記半導体層の内部に埋設フォトダイオードを形成するステップと、
前記ウェル領域の上部を露出させた第1マスクを形成し、該第1マスクを利用して、低濃度の第2導電型の不純物をイオン注入することにより、前記ウェル領域に少なくとも1つのトランジスタ用低濃度ソース/ドレイン領域を形成するステップと、
前記第1マスクを除去し、形成された構造体上に絶縁層を形成するステップと、
該絶縁層上に、前記埋設フォトダイオード上及び前記フィールド領域上を覆い、それ以外の領域を露出させた第2マスクを形成するステップと、
該第2マスクをエッチングバリアとして、前記絶縁層の異方性エッチングを行うことによって、前記埋設フォトダイオード上を覆う保護層を形成するとともに、前記少なくとも1つのトランジスタ用ゲート、前記トランスファゲート及び前記リセットゲートの側壁にスペーサを形成するステップと、
前記第2マスク及び前記スペーサをイオン注入バリアとして、前記半導体層及び前記ウェル領域に高濃度の第2導電型の不純物をイオン注入することによって、高濃度の第2導電型の不純物拡散領域を形成するステップと、
前記第2マスクを除去し、前記少なくとも1つのトランジスタ用ゲート、前記トランスファゲート及び前記リセットゲートの表面、並びに前記高濃度の第2導電型の不純物拡散領域の表面に遷移金属膜を形成するステップと、
該遷移金属膜が形成された構造体を1次熱処理することによって、前記少なくとも1つのトランジスタ用ゲート、前記トランスファゲート、前記リセットゲート、及び前記第2導電型の不純物拡散領域上にシリサイド膜を形成するステップとを含むことを特徴とするCMOSイメージセンサの製造方法。 - 前記シリサイド膜が形成された構造体を2次熱処理するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項10に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記1次熱処理を、700℃〜750℃の範囲で実施することを特徴とする請求項10に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記2次熱処理が、前記構造体を820℃〜870℃の範囲に加熱した後、急速冷却する処理であることを特徴とする請求項11に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記シリサイド膜を形成するステップの後、湿式処理により前記保護層上の未反応遷移金属を除去するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記遷移金属が、チタニウムであることを特徴とする請求項10に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記未反応遷移金属を、NH4OHを含む溶液を用いて除去することを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記保護層の厚さが0.2μm〜0.25μmの範囲であることを特徴とする請求項10に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
- 前記少なくとも1つのトランジスタが、ドライブトランジスタ及びセレクトトランジスタであり、前記ドライブトランジスタ及び前記セレクトトランジスタのチャネルを、0.5μm以下の幅に形成することを特徴とする請求項10に記載のCMOSイメージセンサの製造方法。
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