JP2009043791A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】増幅トランジスタX4を形成するp型ウェル(p型拡散領域)110bを、周辺回路トランジスタY1を形成するp型ウェル(p型拡散領域)111bとは別のイオン注入プロセスで形成し、画素部Xのアナログ回路を構成する増幅トランジスタX4の配置領域(p型ウェル)110bには、デジタル回路である周辺回路を構成するトランジスタの配置領域(p型ウェル)111bとは独立した不純物濃度プロファイルを持たせた。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態1による固体撮像装置を説明する図であり、図1(a)は、画素の平面構造を示し、図1(b)は、図1(a)のIA−IA’線断面の構造、図1(a)のIB−IB’線断面の構造、および周辺回路部における周辺回路トランジスタの断面構造を示している。
図8は、本発明の実施形態2による固体撮像装置を説明する図であり、図8(a)は、画素の平面構造を示し、図8(b)は、図8(a)のIIA−IIA’線断面の構造、図8(a)のIIB−IIB’線断面の構造、および周辺回路部における周辺回路トランジスタの断面構造を示している。
(実施形態3)
なお、上記実施形態1および2では、特に説明しなかったが、上記実施形態1および2の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器を、本発明の実施形態3として説明する。
101 p型埋込み半導体層
102 n型半導体層
103 p+型半導体層
104、104a、110b、111、111a、111b p型半導体領域
105 素子分離部
106 ゲート絶縁膜
108 フローティングディフュージョン(n+拡散領域)
110a リークストッパ
114 転送ゲート
114e、115c〜115e、116c、116d コンタクトホール
115 リセットTrゲート
115b、116b、117b ドレイン領域
116 増幅Trゲート
116a、117a ソース領域
117 周辺Trゲート
121〜125、223〜225 レジスト膜
121a、122a、123a、124a、125a、223a、234a、225a レジスト開口
X 画素部
X1 画素受光部
X2 画素転送部
X3 リセットトランジスタ
X4 増幅トランジスタ
Y 周辺回路部
Y1 周辺回路トランジスタ
Claims (25)
- 第1導電型の半導体基板と、該半導体基板上に複数の画素を形成してなる画素部と、該半導体基板の該画素部周辺の領域に該画素を駆動する周辺回路を形成してなる周辺回路部とを備えた固体撮像装置であって、
該各画素は、
入射光を光電変換により信号電荷に変換する画素受光部と、
該信号電荷を蓄積して該蓄積された信号電荷に応じた信号電圧を発生する電荷蓄積部と、
該信号電圧を増幅して出力する増幅トランジスタとを備え、
該半導体基板の、該増幅トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域は、該周辺回路を構成する周辺回路トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域とは異なる不純物濃度プロファイルを有する固体撮像装置。 - 前記半導体基板の、前記増幅トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域の不純物濃度は、前記周辺回路を構成する周辺回路トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域の不純物濃度より低い請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記各画素は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタを有し、
前記半導体基板の、該リセットトランジスタが形成されている第2導電型半導体領域は、前記周辺回路を構成する周辺回路トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域と同じイオン注入処理により形成したものである請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体基板は、その表面に形成された溝内に絶縁材料を埋め込んでなる素子分離部と、該素子分離部の側面および底面を覆うよう該半導体基板内に形成され、該素子分離部からその周辺の半導体領域へのリーク電流を阻止する第2導電型リークストッパとを有し、
前記増幅トランジスタが配置されている第2導電型半導体領域は、該第2導電型リークストッパと同じイオン注入処理により形成したものである請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記各画素は、前記画素受光部と前記電荷蓄積部との間に形成され、該画素受光部で発生した信号電荷を該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタを有し、
前記半導体基板の、該転送トランジスタのチャネル領域を構成する第2導電型半導体領域は、該リセットトランジスタが形成されている第2導電型半導体領域とは異なる不純物濃度プロファイルを有する請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記各画素は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタを有し、
前記半導体基板の、該リセットトランジスタが形成されている第2導電型半導体領域の不純物濃度プロファイルは、前記周辺回路を構成する周辺回路トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域の不純物濃度プロファイルと異なり、かつ前記増幅トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域の不純物濃度プロファイルと異なる請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体基板は、その表面に形成された溝内に絶縁材料を埋め込んでなる素子分離部と、該素子分離部の側面および底面を覆うよう該半導体基板内に形成され、該素子分離部からその周辺の半導体領域へのリーク電流を阻止する第2導電型リークストッパとを有し、
前記増幅トランジスタが形成されている第2導電型半導体領域は、該第2導電型リークストッパと同じイオン注入処理により形成したものである請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記各画素は、前記画素受光部と前記電荷蓄積部との間に形成され、該画素受光部で発生した信号電荷を該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタを有し、
該転送トランジスタのチャネル領域は、該リセットトランジスタが形成されている第2導電型半導体領域内に形成されている請求項7に記載の固体撮像装置。 - 前記画素部におけるトランジスタは、アナログ信号処理回路を構成するものであり、
前記周辺回路部における周辺回路トランジスタは、デジタル信号処理回路を構成するものである請求項1ないし8のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記第1導電型半導体基板は、燐をドーピングしたn型シリコン基板であり、
前記第2導電型半導体領域は、ボロンを注入したp型半導体領域である請求項1ないし9のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 複数の画素からなる画素部と、該画素を駆動する周辺回路からなる周辺回路部とを備え、該各画素を、入射光を光電変換により信号電荷に変換する画素受光部と、該信号電荷を蓄積して該蓄積された信号電荷に応じた信号電圧を発生する電荷蓄積部と、該信号電圧を増幅して出力する増幅トランジスタとを有する構成とした固体撮像装置を製造する方法であって、
第1導電型の半導体基板の表面領域に第2導電型不純物を選択的にイオン注入して、該増幅トランジスタを形成すべき第1の第2導電型半導体領域を形成する第1のイオン注入工程と、
該第1導電型の半導体基板の表面領域に第2導電型不純物を、該第1のイオン注入工程とは異なるイオン注入条件で選択的にイオン注入して、該周辺回路を構成する周辺回路トランジスタを形成すべき第2の第2導電型半導体領域を形成する第2のイオン注入工程とを含む固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1のイオン注入工程では第1のイオン注入マスクを用い、
前記第2のイオン注入工程では、該第1のイオン注入マスクとはマスク開口パターンの異なる第2のイオン注入マスクを用いる請求項11に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記増幅トランジスタを形成すべき第1の第2導電型半導体領域は、前記周辺回路トランジスタを形成すべき第2の第2導電型半導体領域とは異なる不純物濃度プロファイルを有する請求項12に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記増幅トランジスタを形成すべき第1の第2導電型半導体領域の不純物濃度は、前記周辺回路トランジスタを形成すべき第2の第2導電型半導体領域の不純物濃度より低い請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記各画素は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタを有し、
前記第2のイオン注入工程は、
該リセットトランジスタを形成すべき第3の第2導電型半導体領域を、前記周辺回路トランジスタを形成すべき第2の第2導電型半導体領域と同じイオン注入条件により同一のイオン注入マスクを用いて形成する工程である請求項11に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記半導体基板の表面に選択的に溝を形成し、該溝内に絶縁材料を埋め込んで素子分離部を形成する素子分離工程をさらに含み、
前記第1のイオン注入工程は、
該半導体基板内に、該素子分離部の側面および底面を覆う第2導電型リークストッパと、該増幅トランジスタを形成すべき第1の第2導電型半導体領域とを、同じイオン注入条件により同一のイオン注入マスクを用いて形成する工程である請求項15に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記各画素は、前記画素受光部と前記電荷蓄積部との間に形成され、該画素受光部で発生した信号電荷を該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタを有し、
該転送トランジスタのチャネル領域を構成する第4の第2導電型半導体領域を、前記第1および第2のいずれのイオン注入工程で用いるイオン注入マスクとも異なるイオン注入マスクを用いて形成する第3のイオン注入工程を含む請求項15に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記転送トランジスタのチャネル領域を構成する第4の第2導電型半導体領域は、前記リセットトランジスタを形成すべき前記第3の第2導電型半導体領域とは異なる不純物濃度プロファイルを有する請求項17に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記各画素は、前記電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタを有し、
前記リセットトランジスタを形成すべき第3の第2導電型半導体領域を、前記第1及び第2のいずれのイオン注入工程で用いるイオン注入マスクとも異なるイオン注入マスクを用いて形成する第4のイオン注入工程を含む請求項11に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記リセットトランジスタを形成すべき前記第3の第2導電型半導体領域の不純物濃度プロファイルは、前記周辺回路トランジスタを形成すべき前記第2の第2導電型半導体領域の不純物濃度プロファイルと異なり、かつ前記増幅トランジスタを形成すべき前記第1の第2導電型半導体領域の不純物濃度プロファイルと異なる請求項19に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記半導体基板の表面に選択的に溝を形成し、該溝内に絶縁材料を埋め込んで素子分離部を形成する素子分離工程をさらに含み、
前記第1のイオン注入工程は、
該半導体基板内に、該素子分離部の側面および底面を覆う第2導電型リークストッパと、前記増幅トランジスタを形成すべき前記第1の第2導電型半導体領域とを、同じイオン注入条件により同一のイオン注入マスクを用いて形成する工程である請求項19に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記各画素は、前記画素受光部と前記電荷蓄積部との間に形成され、該画素受光部で発生した信号電荷を該電荷蓄積部に転送する転送トランジスタを有し、
前記第4のイオン注入工程は、
前記リセットトランジスタを形成すべき前記第3の第2導電型半導体領域を、該第3の第2導電型半導体領域が該転送トランジスタのチャネル領域を含むよう形成する工程である請求項21に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記画素部におけるトランジスタは、アナログ信号処理回路を構成するものであり、
前記周辺回路部における周辺回路トランジスタは、デジタル信号処理回路を構成するものである請求項11ないし22のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1導電型半導体基板は、燐をドーピングしたn型シリコン基板であり、
前記第2導電型半導体領域は、ボロンを注入したp型半導体領域である請求項11ないし23のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。 - 撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部として請求項1〜10のいずれかに記載の固体撮像装置を用いたものである電子情報機器。
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