JP2010073902A - イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 - Google Patents
イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010073902A JP2010073902A JP2008239903A JP2008239903A JP2010073902A JP 2010073902 A JP2010073902 A JP 2010073902A JP 2008239903 A JP2008239903 A JP 2008239903A JP 2008239903 A JP2008239903 A JP 2008239903A JP 2010073902 A JP2010073902 A JP 2010073902A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion implantation
- portions
- mask
- region
- bridge portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 title claims abstract description 216
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 99
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 73
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 51
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 29
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 20
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 16
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- -1 Boron ions Chemical class 0.000 description 1
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 1
- 108010075750 P-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
【課題】微細パターンでも安定して倒れの生じないイオン注入マスクを用い、良好な環状のイオン注入領域を形成することができるイオン注入方法を提供する。
【解決手段】主マスク部23がブリッジ部24で連結されて、イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部25を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入を行う工程を有する。この複数のイオン注入用マスクの組み合わせで複数の環状のイオン注入領域を形成する。
【選択図】図4
【解決手段】主マスク部23がブリッジ部24で連結されて、イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部25を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入を行う工程を有する。この複数のイオン注入用マスクの組み合わせで複数の環状のイオン注入領域を形成する。
【選択図】図4
Description
本発明は、固体撮像装置、半導体装置等の製造で適用されるイオン注入方法、このイオン注入方法を用いた固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びにカメラ等の電子機器に関する。
固体撮像装置は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサに代表される増幅型固体撮像装置と、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサに代表される電荷転送方固体撮像装置に大別される。これら固体撮像装置は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどに広く用いられている。また、近年、カメラ付き携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などのモバイル機器に搭載される固体撮像装置としては、電源電圧が低く、消費電力の観点などからCMOSイメージセンサが多くも用いられている。
CMOS固体撮像装置は、光電変換部となるフォトダイオードと複数の画素トランジスタからなる画素が2次元行列状に多数配列された画素部(撮像領域)と、周辺回路部とを有して構成される。画素を構成する画素トランジスタとしては、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ及び選択トランジスタの4トランジスタによる構成、あるいは選択トランジスタを省略した3トランジスタによる構成などが知られている。画素は、水平方向に延びた画素駆動配線によって駆動される。画素の信号は、アナログ信号であり、垂直方向に延びた垂直信号線に出力される。
周辺回路は、制御回路、垂直駆動回路、カラム信号処理回路、水平駆動回路、出力回路などを有して構成される。制御回路は、入力クロックと、動作モードなどの指令するデータを受け取り、また、固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。また、垂直駆動回路、カラム信号処理回路、水平駆動回路に、必要なクロックやパルスを供給する。
垂直駆動回路は、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に、画素を駆動するためのパルスを供給する。ある画素駆動配線を駆動すると、それに付随する1行の画素が同時に駆動される。
カラム信号処理回路は、画素の列毎に配置されている。各列の画素の信号を受けて、その信号にCDS(Correlated Double Sampling:固定パターンノイズ除去の処理)や信号増幅やAD変換などの処理を行う。
水平駆動回路は、カラム信号処理回路を順番に選択し、その信号を水平信号線に導く、出力回路は、水平信号線の信号を処理して出力する。例えば、バッファリングだけする場合もあるし、その前に黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などを行うこともある。
図24に、画素部の概略断面構造を示す。図24では、半導体領域部分のみを示し、その他の、多層配線層、オンチップカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズなどを省略している。画素部101では、画素トランジスタが形成されるp型半導体ウェル領域102とその下層のp型半導体ウェル領域(いわゆるプラグ半導体ウェル領域)103により、1画素104が仕切られている。p型半導体ウェル領域103は、画素分離領域に相当する。p型半導体ウェル領域102には、図示しないが画素トランジスタが形成されている。画素104を構成する光電変換部となるフォトダイオードPDは、表面のp型半導体領域105と、その下の信号電荷(電子)を蓄積するn型半導体領域106を有して構成される。電荷蓄積領域となるn型半導体領域106の下層は、深い部分において光電変換により発生した信号電荷(電子)を広く収拾するために不純物濃度が低いn型半導体領域107で形成される。
画素分離領域であるp型半導体ウェル領域103は、信号電荷(電子)が隣接するフォトダイオードPDに行かないように障壁となっている。さらに、p型半導体ウェル領域103及び低濃度のn型半導体領域107の下層に裏面側の界面が空乏化しないようにするためのp型半導体領域108が形成される。
p型半導体ウェル領域103は、図25(図24のA−A線上の断面図)に示すように、格子状に形成されて画素104を分離している。
固体撮像装置において、その素子分離領域としてp型半導体領域を用いる構成は特許文献1に、チャネルストップ領域をイオン打ち込みによるp型チャネル領域を用いる構成は特許文献2に、それぞれ開示されている。また、固体撮像装置において、素子分離としてSTI構造を用いた構成は特許文献3に、深いp型半導体領域による素子分離領域の構成は特許文献4に、それぞれ開示されている。
上述した画素分離領域となるp型半導体ウェル領域103は、p型不純物であるボロンをイオン注入して形成されるが、その深さが2μm〜3μm程度に達する。このため、p型半導体ウェル領域103の形成には、打ち込みエネルギーがメガ電子ボルト(MeV)のオーダーのイオン注入装置が要求される。
p型半導体ウェル領域103を形成するには、図26(平面図)及び図27(断面図)に示すように、半導体基板110の表面上にイオン注入用マスクとなるレジストマスク111を形成し、このレジストマスク111を介してボロンをイオン注入する。このときのレジストマスク111は、各画素、図ではフォトダイオードPDに対応する部分に各独立するように柱状構造で形成される。レジストマスク111以外の領域、すなわちレジストマスク111を取り囲む格子状の領域にイオン注入がなされる。p型半導体ウェル領域103は、半導体基板110の深い位置に、高打ち込みエネルギーでイオン注入して形成される。このため、レジストマスク111の膜厚h1は、3μm〜5μm程度必要になる。
近年、画素ピッチは、1.75μm以下になっているので、細い柱状ののっぽのレジストマスク111が、狭い間隔で多数、林立することになる。そうすると、図28に示すように、レジストマスク111の一部の柱状部111aが、現像やイオン注入などの工程で倒れてしまい、レジストマスク111のパターンが崩れるという不都合が生じていた。
この対策として、従来、p型半導体ウェル領域103を形成するためのイオン注入法として、2回に分けてイオン注入する方法が知られている。この例を図29〜図33に示す。レジストマスクとして、2つのレジストマスクを用いる。1つは、図29に示すように、水平方向に延びる複数のライン状部113を垂直方向に平行に配列し、ライン状部113間に水平方向に延びる第1の開口部114を有する第1のレジストマスク121である。もう1つは、図30示すように、垂直方向に延びる複数のライン状部115を水平方向に平行に配列し、ライン状部115間に垂直方向に延びる第2の開口部116を有する第2のレジストマスク122である。
先ず、半導体基板110上に第1のレジストマスク121を形成し、この第1のレジストマスク121を介してボロンをイオン注入し、図31(平面図)に示すように、互いに平行し水平方向に長い複数の水平イオン注入領域131を形成する。次に、半導体基板110上に第2のレジストマスク122を形成し、この第2のレジストマスク122を介してボロンをイオン注入し、図32(平面図)に示すように、互いに平行し垂直方向に長い複数の垂直イオン注入領域132を形成する。この水平イオン注入領域131と垂直イオン注入領域132により、図33に示すように、画素分離領域となる格子状のp型半導体ウェル領域133が形成される。
このイオン注入法は、レジストマスク121,122がライン状に形成されるので、図 27のレジストマスク111よりは倒れに対する耐性は向上する。しかし、ラインに垂直な断面で見ると、前述の図28と同じ形状であるので、倒れの問題が起こっている。1μm台のピッチで、高さ5μm、長さが何mmものライン状部113,115が何千本も並行した第1及び第2のレジストマスク121,122を、そのライン状部113,115が安定して倒れずに作ることは困難である。画素サイズがさらに微細化されてくると、さらにライン状部113,115の倒れが顕著になる。また、このイオン注入法では、図33に示すように、交点部分134でイオン注入が2回なされる。この結果、p型半導体ウェル領域133の濃度が均一でなくなったり、イオン注入に起因する欠陥が増えたりする不都合が生じる。
上述のような不都合は、固体撮像装置に限らず、半導体装置の製造において、格子状、その他の環状のイオン注入領域を形成する際にも起こり得る。
本発明は、上述の点に鑑み、微細パターンでも安定して倒れの生じないイオン注入マスクを用い、良好な環状のイオン注入領域を形成することができるイオン注入方法を提供するものである。
また、本発明は、かかるイオン注入方法を用いて良好な画素分離領域を形成する固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びにこの固体撮像装置を備えた電子機器を提供するものである。
また、本発明は、かかるイオン注入方法を用いて良好な画素分離領域を形成する固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びにこの固体撮像装置を備えた電子機器を提供するものである。
本発明に係るイオン注入方法は、主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入を行う工程を有し、複数のイオン注入用マスクの組み合わせで複数の環状のイオン注入領域を形成する。
本発明のイオン注入方法では、イオン注入用マスクとして、主マスク部がブリッジ部で連結されたマスクを用いるので、主マスク部が倒れることがなく、微細パターンであっても安定したイオン注入用マスクとなる。イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入で環状のイオン注入領域を形成している。このため、環状のイオン注入領域では、全域にわたり略1回のイオン注入となり、不純物濃度が略均一となり、またイオン注入に起因する欠陥発生が抑制される。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入を行う工程を有し、複数のイオン注入用マスクの組み合わせで、光電変換部を含む画素を分離する環状の半導体分離領域を形成する。
本発明の固体撮像装置の製造方法では、イオン注入用マスクとして、主マスク部がブリッジ部で連結されたマスクを用いるので、主マスク部が倒れることがなく、微細パターンであっても安定したイオン注入用マスクとなる。イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入で画素分離する環状の半導体分離領域を形成している。このため、環状の半導体分離領域では、全域にわたり略1回のイオン注入となり、不純物濃度が略均一となり、またイオン注入に起因する欠陥発生が抑制される。
本発明に係る固体撮像装置は、光電変換部を含む複数の画素と、それぞれ、主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する開口部を有した第1及び第2のイオン注入用マスクを用いてイオン注入により形成された前記画素を分離する格子状の半導体分離領域とを有する。
本発明の固体撮像装置では、上記製法により製造されるので、画素が微細化されても、精度の良い画素分離領域及び画素を備えることができ、小型化、高画質化が図れる。
本発明に係る電子機器は、固体撮像装置と、撮像装置に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備える。固体撮像装置は、光電変換部を含む複数の画素と、それぞれ、主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する開口部を有した第1及び第2のイオン注入用マスクを用いてイオン注入により形成された前記画素を分離する格子状の半導体分離領域とを有する。
本発明の電子機器によれば、上記製法で製造された固体撮像装置を備えるので、画素の微細化が可能になり、小型化が図れる。
本発明に係るイオン注入方法によれば、良好な環状のイオン注入領域を形成することができる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、上記イオン注入方法を用いることにより、良好な画素分離領域の形成ができ、画素が微細化された高品質の固体撮像装置を製造することができる。
本発明に係る固体撮像装置によれば、画素が微細化された高品質の固体撮像装置を提供することができる。
本発明に係る電子機器によれば、固体撮像装置における画素の微細化が可能になり、小型化、高品質の電子機器を提供することができる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、上記イオン注入方法を用いることにより、良好な画素分離領域の形成ができ、画素が微細化された高品質の固体撮像装置を製造することができる。
本発明に係る固体撮像装置によれば、画素が微細化された高品質の固体撮像装置を提供することができる。
本発明に係る電子機器によれば、固体撮像装置における画素の微細化が可能になり、小型化、高品質の電子機器を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、先ず、本発明のイオン注入方法と共に、固体撮像装置、すなわちCMOS固体撮像装置の製造方法について説明する。
図1〜図3に、本発明に適用されるCMOS固体撮像装置の一例の概略構成を示す。本例の固体撮像装置1は、図1に示すように、半導体基板11例えばシリコン基板に複数の光電変換素子を含む画素2が規則的に2次元的に配列された画素部(いわゆる撮像領域)3と、周辺回路部とを有して構成される。画素2は、光電変換素子となる例えばフォトダイオードと、複数の画素トランジスタ(いわゆるMOSトランジスタ)を有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの3つのトランジスタで構成することができる。その他、選択トランジスタ追加して4つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様である。
周辺回路部は、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8などを有して構成される。
制御回路8は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路8では、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4、カラム信号処理回路5及び水平駆動回路6などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、これらの信号を垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5及び水平駆動回路6等に入力する。
垂直駆動回路4は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路4は、画素部3の各画素2を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線9を通して各画素2の光電変換素子となる例えば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く画素信号をカラム信号処理回路5に供給する。
カラム信号処理回路5は、画素2の例えば列ごとに配置されており、1行分の画素2から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路5は、画素2固有の固定パターンノイズを除去するためのCDSや、信号増幅、AD変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路5の出力段には水平選択スイッチ(図示せず)が水平信号線10との間に接続されて設けられる。
水平駆動回路6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5の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路5の各々から画素信号を水平信号線10に出力させる。
出力回路7は、カラム信号処理回路5の各々から水平信号線10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。例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。入出力端子12は、外部と信号のやりとりをする。
図2に、画素部3の要部の概略断面構造を示す。図2では、半導体領域部分のみを示し、その他の、多層配線層、オンチップカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズなどを省略している。画素部3は、フォトダイオードPD及び画素トランジスタ(図示せず)からなる複数の画素2と、各画素2を分離する画素分離領域15を有して構成される。1画素2は、画素トランジスタが形成される第1導電型、例えばp型の半導体ウェル領域14とその下層のプラグ半導体ウェル領域と呼ばれるp型半導体ウェル領域で形成される画素分離領域(いわゆる半導体分離領域)15により、仕切られている。p型半導体ウェル領域14には、図示しないが画素トランジスタが形成されている。画素2を構成する光電変換部となるフォトダイオードPDは、表面のp型半導体領域16と、その下の信号電荷(電子)を蓄積するn型半導体領域17を有して構成される。電荷蓄積領域となるn型半導体領域17の下層には、フォトダイオードPDの光電変換部となる低不純物濃度のn型半導体領域18が形成する。すなわち、半導体基板の深い部分において光電変換により発生した信号電荷(電子)を広く収拾するために不純物濃度が低いn型半導体領域18が形成される。
画素分離領域15は、信号電荷(電子)が隣接するフォトダイオードPDに行かないように障壁となっている。さらに、画素分離領域15及び低濃度のn型半導体領域18の下層に界面を空乏化させないためのp型半導体領域19が形成されている。
画素分離領域15は、図3(図2のA−A線上の断面図)に示すように、画素2(図ではフォトダイオードPD)を取り囲むように格子状に形成されて画素2を分離している。
本発明の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法では、深く形成されるp型半導体領域による画素分離領域15の形成に、本発明のイオン注入方法が適用される。
[第1実施の形態:第1のイオン注入方法と固体撮像装置の製造方法の例]
第1実施の形態に係るイオン注入方法は、図4に示す第1のイオン注入用マスク21と、図5に示す第2のイオン注入マスク22を用いて、2回のイオン注入で、半導体基板の深い位置に上面から見て環状、本例では格子状のイオン注入領域を形成する。このイオン注入領域は、固体撮像装置では図2に示すp型半導体領域で構成される画素分離領域15に相当する。第1及び第2のイオン注入用マスク21及び22としては、本例ではレジストマスクを用いる。以下、イオン注入用マスクをレジストマスクという。
第1実施の形態に係るイオン注入方法は、図4に示す第1のイオン注入用マスク21と、図5に示す第2のイオン注入マスク22を用いて、2回のイオン注入で、半導体基板の深い位置に上面から見て環状、本例では格子状のイオン注入領域を形成する。このイオン注入領域は、固体撮像装置では図2に示すp型半導体領域で構成される画素分離領域15に相当する。第1及び第2のイオン注入用マスク21及び22としては、本例ではレジストマスクを用いる。以下、イオン注入用マスクをレジストマスクという。
第1及び第2のレジストマスク21及び22は、それぞれ主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する開口部を有して構成される。すなわち、第1のレジストマスク21は、図4に示すように、一方向、本例では水平方向に延長する複数の帯状の主マスク部23が水平方向と交差する垂直方向に所要間隔d1を置いて平行に配列される。そして、第1のレジストマスク21は、各隣り合う帯状の主マスク部3が第1のブリッジ部24で連結され、主マスク部23とブリッジ部24とにより、複数に分割された横長の第1の開口部25を形成するように構成される。
横長の第1の開口部25を構成する上記所要の幅d1は、形成されるべき格子状の画素分離領域(イオン注入領域)の辺の幅に対応する。ブリッジ部24は、その水平方向の幅d2が開口部25の幅d1と同じになるように形成される。第1の開口部25は、その水平方向の長さs1が2画素にわたる長さとし、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当ように形成される。隣り合う主マスク部23間を連結する各ブリッジ部24は、互いのブリッジ部24の応力が釣り合うように均等に形成される。本例では、帯状の主マスク部23の両側のブリッジ部24が、互いに水平方向に1/2ピッチずれるように形成される。これにより、互いのブリッジ4の応力が釣り合うように均等化され、各主マスク部23は変形することがない。
第2のレジストマスク22は、図5に示すように、一方向と交差する方向、本例では垂直方向に延長する複数の帯状の主マスク部26が水平方向に所要間隔d3を置いて平行に配列される。そして、第2のレジストマスク22は、各隣り合う帯状の主マスク部26が第2のブリッジ部27で連結され、主マスク部26とブリッジ部27とにより、複数に分割された縦長の第2の開口部28を形成するように構成される。
縦長の第2の開口部28を構成する上記所要の幅d3は、形成されるべき格子状の画素分離領域(イオン注入領域)の辺の幅に対応する。ブリッジ部27は、その垂直方向の幅d4が開口部28の幅d3と同じになるように形成される。第2の開口部28は、その垂直方向の長さs2が2画素にわたる長さとし、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当ように形成される。隣り合う主マスク部26間を連結する各ブリッジ部27は、互いのブリッジ部27の応力が釣り合うように均等に形成される。本例では、帯状の主マスク部26の両側のブリッジ部27が、互いに垂直方向に1/2ピッチずれるように形成される。これにより、互いのブリッジ部27の応力が釣り合うように均等化され、各主マスク部26は変形することがない。
第1のレジストマスク21及び第2のレジストマスク22のそれぞれの主マスク部23及び26の幅d5は、互いに等しく1画素(図では1つのフォトダイオードPD)分の幅に相当する。
第1のレジストマスク21のブリッジ部23と第2のレジストマスク22のブリッジ部27は、互いに相補的に形成される。相補的とは、互いの第1及び第2のブリッジ部23及び27が重ならないで、一方のレジストマスクのブリッジ部に対応する領域は、他方のレジストマスクによるイオン注入で不純物が注入されることをいう。すなわち、第1のレジストマスク21のブリッジ部24に対応する領域は、第2のレジストマスク22によるイオン注入で不純物が注入され、第2のレジストマスク22のブリッジ部27に対応する領域は、第1のレジストマスク21によるイオン注入で不純物が注入される。
第1実施の形態においては、先ず、図6Aに示すように、半導体基板31上に第1のレジストマスク21をホトリソグラフィ技術を用いて形成する。そして、第1のレジストマスク21を介して、第1導電型の不純物、本例ではp型不純物であるボロン32をイオン注入し、第1のイオン注入領域33を形成する。このときの打ち込みエネルギーを、例えばメガ電子ボルト(MeV)のオーダーとすれば、半導体基板31の深い位置にボロン32をイオン注入することができる。この第1のイオン注入領域33は、図6AのB−B線上の断面を見ると、図7に示すように、第1のレジストマスク21の第1の開口部25に相当した領域に形成される。すなわち、第1のイオン注入領域33は、横長状に複数に分割して形成される。
次に、図6Bに示すように、第1のレジストマスク21を除去し、半導体基板31上に第2のレジストマスク22をホトリソグラフィ技術を用いて形成する。そして、第2のレジストマスク22を介して、第1導電型の不純物、本例ではp型不純物であるボロン32をイオン注入し、第2のイオン注入領域34を形成する。このときのボロン32の打ち込むエネルギーは、図6Aでの打ち込みエネルギーと同じにし、第2のイオン注入領域34を、第1のイオン注入領域33と同じ深さ位置に形成する。第2のレジストマスク22でイオン注入したボロン濃度は、第1のレジストマスク21でイオン注入したボロン濃度と同じにする。この第2のイオン注入領域34は、図6BのC−C線上の第2のイオン注入領域34のみの断面を見ると、図8に示すように、第2のレジストマスク22の第2の開口部28に相当した領域に形成される。すなわち、第2のイオン注入領域34は、縦長状に複数に分割して形成される。
この第1のイオン注入領域33と第2のイオン注入領域34が組み合わされて、図9に示すように、画素2を形成する領域36を取り囲むように格子状の画素分離領域(オン注入領域)15が形成される。
なお、ボロン32のイオン注入は、同じレジストマスクを用いて、複数回、例えば3回のイオン注入で目的のイオン注入領域を形成するようにしても良い。
これ以降は、通常のように、画素部においては、フォトダイオードPD、p型半導体ウェル領域17、画素トランジスタ等を形成して、層間絶縁膜を介して多層の配線を形成した多層配線層を形成する。さらに表面照射型であれば、多層配線層上に平坦化膜を介してカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を形成する。裏面照射型であれば、多層配線層とは反対側の基板裏面上にカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を形成する。また、周辺回路部では、図1に示した制御回路、カラム信号処理回路、垂直駆動回路、水平駆動回路、出力部等を形成する。このようにして、目的の固体撮像装置を得る。
第1実施の形態に係るイオン注入方法及び固体撮像装置の製造方法によれば、第1のレジストマスク21及び第2のレジストマスク22が、共に、主マスク部23及び26をそれぞれブリッジ部24及び27により連結したパターン形状で形成される。これにより、レジストマスク21,22は、微細パターンで形成されても、安定した倒れのないイオン注入用マスクとなる。第1及び第2のレジストマスク21及び22は、それぞれのブリッジ部24、27が互いにブリッジ部24、27の応力が釣り合うように均等に形成されているので、主マスク部13,26に不要な力がかからず、正常状態を維持することができる。
そして、第1及び第2のレジストマスク21、22のブリッジ部24,27が互いに相補的に形成されているので、格子状に形成された画素分離領域(イオン注入領域)15の全域にわたり、1回のイオン注入となり、不純物濃度を均一にした格子状の画素分離領域15が形成される。すなわち、図9の格子状のコーナ部37もイオン注入は1回となる。また、イオン注入工程は2回であるも、格子状の画素分離領域15の各部では1回のイオン注入となるため、従来の2回のイオン注入に比べて、欠陥の発生を抑制することができる。
第1実施の形態において、2回のホトリソグラフィ技術を用いて、第1及び第2のレジストマスク21及び22を形成するが、ホトリソグラフィでのマスク合わせずれが生じた場合の例を図10に示す。図10に示すように、マスク合わせずれにより、第1のイオン注入領域33と第2のイオン注入領域34がずれて形成され、一部38において、少許の隙間39が発生する。しかし、第1実施の形態では、位置が少しずれるだけで、隣接する画素2と成る領域36の面積は、同じになるという利点がある。
[第2実施の形態:第2のイオン注入方法と固体撮像装置の製造方法の例]
第2実施の形態に係るイオン注入方法は、図11に示す第1のイオン注入用マスク41と、図5に示す第2のイオン注入マスク42を用いて、2回のイオン注入で、半導体基板の深い位置に上面から見て環状、本例では格子状のイオン注入領域を形成する。このイオン注入領域は、固体撮像装置では図2に示すp型半導体領域で構成される画素分離領域15に相当する。第1及び第2のイオン注入用マスク41及び42としては、本例ではレジストマスクを用いる。以下、イオン注入用マスクをレジストマスクという。
第2実施の形態に係るイオン注入方法は、図11に示す第1のイオン注入用マスク41と、図5に示す第2のイオン注入マスク42を用いて、2回のイオン注入で、半導体基板の深い位置に上面から見て環状、本例では格子状のイオン注入領域を形成する。このイオン注入領域は、固体撮像装置では図2に示すp型半導体領域で構成される画素分離領域15に相当する。第1及び第2のイオン注入用マスク41及び42としては、本例ではレジストマスクを用いる。以下、イオン注入用マスクをレジストマスクという。
第1及び第2のレジストマスク41及び42は、それぞれ複数の主マスク部がブリッジ部で連結された帯状部が複数、平行に配列されて、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する開口部を有して構成される。
すなわち、第1のレジストマスク41は、図11に示すように、2画素分に相当する幅w1を有する四角形状、本例では正方形の複数の主マスク部43がブリッジ部44を介して連結され帯状部45を複数配列して構成される。ブリッジブ44は、主マスク部43の辺の中央部に位置して形成され、帯状部45は、一方向、図では垂直方向に延びるように形成される。複数の帯状部45は、一方向と交差する方向、図では水平方向に所要間隔d7を置いて平行に配列される。ブリッジ部44の幅d8と長さd9は、上記幅d7と同じに設定される。そして、ブリッジ部44を介して連結された各主マスク部43間と、各隣り合う帯状部45間とに、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する第1の開口部46が形成される。
第1の開口部46の幅に相当する上記d7、d9は、形成されるべき格子状の画素分離領域(イオン注入領域)の辺の幅に対応する。第1のレジストマスク部41では、各主マスク部43を連結する各ブリッジ部44は、主マスク部44を中心に上下対称に形成され、互いのブリッジ部44の応力が釣り合うように均等に形成される。
第2のレジストマスク42は、図12に示すように、第1のレジストマスク41と同様に、2画素分に相当する幅w1を有する四角形状、本例では正方形の複数の主マスク部47がブリッジ部48を介して連結され帯状部49を複数配列して構成される。また、ブリッジブ48は、主マスク部47の辺の中央部に位置して形成され、帯状部49は、一方向、図では垂直方向に延びるように形成される。複数の帯状部49は、一方向と交差する方向、図では水平方向に所要間隔d7を置いて平行に配列される。ブリッジ部48の幅d8と長さd9は、上記幅d7と同じに設定される。
この第2のレジストマスク42は、帯状部49自体、第1のレジストマスク41の帯状部45と同じ構成であるが、特に、ブリッジ部48を垂直方向に関して、第1のレジストマスク41のブリッジ部44に対して、1/2ピッチずれて形成される。そして、ブリッジ部48を介して連結された各主マスク部47間と、各隣り合う帯状部49間とに、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する第2の開口部50が形成される。
第2の開口部50の幅に相当する上記d7、d9は、形成されるべき格子状の画素分離領域(イオン注入領域)の辺の幅に対応する。第2のレジストマスク部42では、各主マスク部47を連結する各ブリッジ部48は、主マスク部47を中心に上下対称に形成され、互いのブリッジ部48の応力が釣り合うように均等に形成される。
第1のレジストマスク41の第1のブリッジ部44と第2のレジストマスク42の第2のブリッジ部48は、第1実施の形態と同様に、互いに相補的に形成される。
第2実施の形態においては、先ず、図13Aに示すように、半導体基板31上に第1のレジストマスク41をホトリソグラフィ技術を用いて形成する。そして、第1のレジストマスク41を介して、第1導電型の不純物、本例ではp型不純物であるボロン52をイオン注入し、第1のイオン注入領域53を形成する。このときの打ち込みエネルギーを、例えばメガ電子ボルト(MeV)のオーダーとすれば、半導体基板31の深い位置にボロン52をイオン注入することができる。この第1のイオン注入領域53は、図13AのD−D線上の断面を見ると、図14に示すように、第1のレジストマスク41の第1の開口部46に相当した領域に形成される。
第1のイオン注入領域53は、2×2画素に相当する領域を一部囲うように、複数に分割されて形成される。すなわち、各垂直方向に延びる領域53Aと領域53Aに連続して2画素に相当するピッチで水平方向に左右対称にそれぞれ1画素に相当する長さで延びる領域53Bと有する領域53Cが複数に分割されて形成される。
次に、図13Bに示すように、第1のレジストマスク41を除去し、半導体基板31上に第2のレジストマスク42を、ホトリソグラフィ技術を用いて形成する。このとき、第2のレジストマスク42は、第2の開口部50が、第1のレジストマスク42の第1の開口部46に対して、垂直方向及び水平方向に関して、それぞれ1/2ピッチずれるように形成する。そして、第2のレジストマスク42を介して、第1導電型の不純物、本例ではp型不純物であるボロン52をイオン注入し、第2のイオン注入領域54を形成する。このときのボロン52の打ち込むエネルギーは、図13Aでの打ち込みエネルギーと同じにし、第2のイオン注入領域54を、第1のイオン注入領域53と同じ深さ位置に形成する。第2のレジストマスク42でイオン注入したボロン濃度は、第1のレジストマスク41でイオン注入したボロン濃度と同じにする。
この第2のイオン注入領域54は、図13BのE−E線上の第2のイオン注入領域54のみの断面を見ると、図15に示すように、第2のレジストマスク42の第2の開口部50に相当した領域に形成される。第2のイオン注入領域54は、2×2画素に相当する領域を一部囲うように、複数に分割されて形成される。すなわち、各垂直方向に延びる領域54Aと領域54Aに連続して2画素に相当するピッチで水平方向に左右対称にそれぞれ1画素に相当する長さで延びる領域54Bと有する領域54Cが複数に分割されて形成される。このとき、第2のイオン注入領域54は、その領域54Aが第1のイオン注入領域53の領域53Aに対して、水平方向に1/2ピッチずれ、その領域54Bが第1のイオン注入領域53の領域53Bに対して垂直方向に1/2ピッチずれて形成される。
この第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域54が組み合わされて、図16に示すように、画素2を形成する領域36を取り囲むように格子状の画素分離領域(オン注入領域)15が形成される。
これ以降は、通常のように、画素部においては、フォトダイオードPD、p型半導体ウェル領域17、画素トランジスタ等を形成して、層間絶縁膜を介して多層の配線を形成した多層配線層を形成する。さらに表面照射型であれば、多層配線層上に平坦化膜を介してカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を形成する。裏面照射型であれば、多層配線層とは反対側の基板裏面上にカラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を形成する。また、周辺回路部では、図1に示した制御回路、カラム信号処理回路、垂直駆動回路、水平駆動回路、出力部等を形成する。このようにして、目的の固体撮像装置を得る。
第2実施の形態に係るイオン注入方法及び固体撮像装置の製造方法によれば、第1のレジストマスク41及び第2のレジストマスク42が、共に、主マスク部43及び47をそれぞれブリッジ部44及び48により連結したパターン形状で形成される。これにより、レジストマスク41、42は、微細パターンで形成されても、安定した倒れのないイオン注入用マスクとなる。第1及び第2のレジストマスク41及び42は、それぞれのブリッジ部44、48が互いにブリッジ部44、48の応力が釣り合うように均等に形成されているので、主マスク部43、47に不要な力がかからず、正常状態を維持することができる。
そして、第1及び第2のレジストマスク41、42のブリッジ部44、48が互いに相補的に形成されているので、格子状に形成された画素分離領域(イオン注入領域)15の全域にわたり、1回のイオン注入となり、不純物濃度を均一にした格子状の画素分離領域15が形成される。イオン注入工程は2回であるも、格子状の画素分離領域15の各部では1回のイオン注入となるため、従来の2回のイオン注入に比べて、欠陥の発生を抑制することができる。
第2実施の形態では、第1実施の形態に比べて、ブリッジ部を除けば、主マスク部43、47の最小幅w1が2倍以上あるので、より微細なマスクパターンに対応できる利点がある。ただし、主マスク部43、47が垂直方向(縦方向)にしか連結されていないので、画素ピッチが半分以下になると倒れが発生する懼れがある。ブリッジ部としては、必ずしも完全に相補的でなくても、実用上の十分条件に配慮して多少増やし、主マスク部を水平方向(横方向)も一部連結するブリッジ部を設けることも可能である。
第2実施の形態において、2回のホトリソグラフィ技術を用いて、第1及び第2のレジストマスク41及び42を形成するが、ホトリソグラフィでのマスク合わせずれが生じた場合の例を図17に示す。図17に示すように、マスク合わせずれにより、第1のイオン注入領域53と第2のイオン注入領域54が水平方向にずれて形成されて少許の間隙39が生じる。このとき、画素分離領域15で囲まれる隣接する領域36aと領域36bの面積が異なるようになる。この点は、第1実施の形態に比べて不利になる。
[第3実施の形態:第3のイオン注入方法と固体撮像装置の製造方法の例]
図10、図17に示すように、第1、第2実施の形態のいずれの場合においても、第1のレジストマスク及び第2レジストマスクを形成するための光学マスクを正確に、ぴったり作っておくと、マスク合わせずれの分隙間が生じることがある。実際には、イオン注入された後、イオンの拡散があるので、隙間は小さくなるが、のり代を有するように第1及び第2のレジストマスクを形成し、多少第1及び第2のイオン注入領域を重ねて形成しておくことが好ましい。
図10、図17に示すように、第1、第2実施の形態のいずれの場合においても、第1のレジストマスク及び第2レジストマスクを形成するための光学マスクを正確に、ぴったり作っておくと、マスク合わせずれの分隙間が生じることがある。実際には、イオン注入された後、イオンの拡散があるので、隙間は小さくなるが、のり代を有するように第1及び第2のレジストマスクを形成し、多少第1及び第2のイオン注入領域を重ねて形成しておくことが好ましい。
第3実施の形態は、のり代を有するようにイオン注入用マスクを形成するようになす。例えば、第1実施の形態と同様の第1、第2のレジストマスクパターンの場合には、図18及び図19に示すように、ブリッジ部の幅を狭くした第1及び第2のレジストマスク61及び62を形成する。すなわち、第1、第2のレジストマスク61,62のブリッジ部24,27は、レジストマスク61,62の合わせずれ分を補償する程度に細く形成される。
すなわち、第1のレジストマスク61は、図18に示すように、第1のブリッジ部24の幅d10を図4の幅d2より小さくする(d10<d2)。その他の構成は、図4で説明したと同様であるので、図4と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第2のレジストマスク62、図19に示すように、第2のブリッジ部27の幅d11を図5の幅d4より小さくする(d11<d4)。その他の構成は、図5で説明したと同様であるので、図5と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第2のレジストマスク62、図19に示すように、第2のブリッジ部27の幅d11を図5の幅d4より小さくする(d11<d4)。その他の構成は、図5で説明したと同様であるので、図5と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
第3実施の形態の第1のレジストマスク61及び第2のレジストマスク62を用いて、イオン注入して得られる第1のイオン注入領域33及び第2のイオン注入領域34からなる画素分離領域15を、図20に示す。画素分離領域15は、図20に示すように、格子状の各交点部分63において、第1のイオン注入領域33と第2のイオン注入領域34がのり代部65により一部重なった状態で形成される。
従って、第3実施の形態によれば、第1及び第2のレジストマスク61及び62の形成の際の、水平方向の合わせずれがあっても、のり代部65の存在で隙間が生じることはない。その他、第1実施の形態で説明したと同様の効果を奏する。
なお、図示しないが、例えば、第2実施の形態と同様の第1、第2のレジストマスクパターンを用いた場合でも、図11、図12に示す第1、第2のレジストマスク41、42のそれぞれのブリッジ部44、48の幅d8を狭くする。これによって、図18〜図20で示す第3実施の形態と同様の効果を奏する。
実際のレジストマスクの形状は、微細なパターンとしたときには、角の丸みが無視できなくなる。角に丸みを帯びたレジストマスクを用いてイオン注入で形成したときの、格子状の画素分離領域15の様子を図21及び図22に示す。図21は、前述の第1実施の形態での第1、第2のレジストマスクが丸みを帯びたときの、形成された第1、第2のイオン注入領域からなる画素分離領域のパターンを示す。図22は、前述の第2施の形態での第1、第2のレジストマスクが丸みを帯びたときの、形成された第1、第2のイオン注入領域からなる画素分離領域のパターンを示す。
図22に示す例では、2×2画素の並びの中では、各領域36の形状が対称ではあるが、格子状の画素領域15で囲まれた領域36の形(向き)が異なる。例えば、領域361と領域362の形(向き)が異なる。また、角67が丸みを帯びることにより、格子状の画素分離領域15で囲まれた領域36の面積が侵食され、縮小される。
これに対して、図21に示す例では、格子状の画素分離領域15で囲まれた核領域36の形状が同じにすることができる。また、レジストマスクの丸みの影響による領域36の面積の侵食はなく、面積が縮小されることがない等の利点を有する。
前述したレジストマスクのブリッジ部は、主マスク部が倒れないように支え合うのが第1の目的であるので、細くても良い。逆にブリッジ部が細い方が、合わせずれ対策の前述したのり代分を確保でき、合わせずれに強いレジストマスク、あるいは画素分離領域を形成できる。
[第4実施の形態:固体撮像装置の構成例]
本実施の形態に係る固体撮像装置は、上述した実施の形態に係る製造方法を用いて作製されて成る固体撮像装置である。
本実施の形態に係る固体撮像装置によれば、画素が微細化されても、精度の高い画素分離領域、均一な画素特性を有する画素を構成することができ、高品質の固体撮像装置を提供できる。
本実施の形態に係る固体撮像装置は、上述した実施の形態に係る製造方法を用いて作製されて成る固体撮像装置である。
本実施の形態に係る固体撮像装置によれば、画素が微細化されても、精度の高い画素分離領域、均一な画素特性を有する画素を構成することができ、高品質の固体撮像装置を提供できる。
[第5実施の形態:電子機器の構成例]
本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像装置を備えたカメラ、カメラ付き携帯機器、固体撮像装置を備えたその他の機器、等の電子機器に適用することができる。特に、微細な画素ができるので、小型の固体撮像装置を備えたカメラを製造することができる。
本発明に係る固体撮像装置は、固体撮像装置を備えたカメラ、カメラ付き携帯機器、固体撮像装置を備えたその他の機器、等の電子機器に適用することができる。特に、微細な画素ができるので、小型の固体撮像装置を備えたカメラを製造することができる。
図23に、本発明の電子機器の一例としてカメラに適用した実施の形態を示す。本実施の形態に係るカメラ71は、光学系(光学レンズ)72と、固体撮像装置73と、信号処理回路74とを備えてなる。固体撮像装置73は、上述した各実施の形態のいずれか1つの固体撮像装置が適用される。光学系72は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置73の光電変換部において一定期間信号電荷が蓄積される。信号処理回路74は、固体撮像装置73の出力信号に対して種々の信号処理を施して出力する。本実施の形態のカメラ71は、光学系72、固体撮像装置73、信号処理回路74がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。
本発明は、図23のカメラ、あるいはカメラモジュールを備えた例えば携帯電話に代表されるカメラ付き携帯機器などを構成することができる。
さらに、図23の構成は、光学系72、固体撮像装置73、信号処理回路74がモジュール化した撮像機能を有するモジュール、いわゆる撮像機能モジュ−ルとして構成することができる。本発明は、このような撮像機能モジュールを備えた電子機器を構成することができる。
さらに、図23の構成は、光学系72、固体撮像装置73、信号処理回路74がモジュール化した撮像機能を有するモジュール、いわゆる撮像機能モジュ−ルとして構成することができる。本発明は、このような撮像機能モジュールを備えた電子機器を構成することができる。
本実施の形態に係る電子機器によれば、固体撮像装置において、高精度に画素の微細化、それに伴う小型化が可能となり、高画質が得られ、高品質の電子機器を提供することができる。
本発明に係る固体撮像装置は、上述したように、画素を1つのフォトダイオードと複数の画素トランジスタからなる単位画素を複数、配列した固体撮像装置や、複数のトランジスタ及び転送トランジスタと複数のフォトダイオードとからなる、いわゆる共有画素を複数、配列した固体撮像装置に適用することができる。
上述の本発明に係るイオン注入方法は、格子状の微細パターンのレジストマスクを形成できるので、CMOS固体撮像装置の製造以外にも、例えば半導体装置の製造方法に適用することができる。また、本発明に係るイオン注入用マスクは、格子状意外の環状のパターンにも応用することができる。イオン注入用マスクは、レジストマスク以外のマスク材、例えば無機マスク材により形成することもできる。
上例では,環状のイオン注入領域を形成するのに、第1及び第2のイオン注入用マスクの2枚を用いて行ったが、環状の形状に応じて2枚以上の複数のイオン注入用マスクを用いることができる。その場合も各イオン注入用マスクは、それぞれ主マスク部をブリッジ部で連結したパターンに形成される。
1・・固体撮像装置、2・・画素、3・・画素部、4・・垂直駆動回路、5・・カラム信号処理回路、6・・水平駆動回路、7・・出力回路、8・・制御回路、9・・垂直信号線、10・・水平信号線、11・・基板、12・・入出力端子、PD・・フォトダイオード、14・・p型半導体ウェル領域、15・・画素分離領域、16・・p型半導体領域、17・・n型半導体領域、18・・低濃度のn型半導体領域、19・・p型半導体ウェル領域、21、41・・第1のレジストマスク、22、42・・第2のレジストマスク、23、26、43、47・・主マスク部、24、27、44、48・・ブリッジ部、25、28、46、50・・開口部、31・・半導体基板、32・・p型不純物、33・・第1のイオン注入領域、34・・第2のイオン注入領域、71・・カメラ、72・・光学系、73・・固体撮像装置、74・・信号処理回路
Claims (17)
- 主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入を行う工程を有し、
前記複数のイオン注入用マスクの組み合わせで複数の環状のイオン注入領域を形成する
イオン注入方法。 - 前記複数のイオン注入用マスクの前記ブリッジ部を互いに相補的に形成する
請求項1記載のイオン注入方法。 - 前記複数のイオン注入用マスク内の各ブリッジ部を、互いのブリッジ部の応力が釣り合うように均等に形成する
請求項1又は2記載のイオン注入方法。 - 前記イオン注入用マスクのブリッジ部の幅を、イオン注入用マスクの合わせずれ分を補償する程度に細く形成する
請求項1記載のイオン注入方法。 - 前記複数のイオン注入用マスクは、
一方向に延長する複数の帯状の主マスク部が該一方向と交差する方向に平行に配列され、隣り合う帯状の主マスク部が第1のブリッジ部で連結されて複数に分割された第1の開口部を有する第1のイオン注入用マスクと、
前記交差する方向に延長する複数の帯状の主マスク部が前記一方向に平行に配列され、隣り合う帯状の主マスク部が第2のブリッジ部で連結されて複数に分割された第2の開口部を有する第2のイオン注入用マスクを用いる
請求項1記載のイオン注入方法。 - 前記複数のイオン注入用マスクは、
複数の主マスク部を第1のブリッジ部で一方向に連結した帯状部が、前記一方向と交差する方向に平行に複数配列され、前記第1のブリッジ部で複数に分割された第1の開口部を有する第1のイオン注入用マスクと、
複数の主マスク部を前記一方向に関して前記第1のブリッジ部と半ピッチずれた第2のブリッジ部で連結した帯状部が、前記一方向と交差する方向に平行に複数配列され、前記代2のブリッジ部で複数に分割された第2の開口部を有する第2のイオン注入用マスクを用いる
請求項1記載のイオン注入方法。 - 主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき環状の領域の一部に相当する開口部を有した複数のイオン注入用マスクを用いて、複数のイオン注入を行う工程を有し、
前記複数のイオン注入用マスクの組み合わせで、光電変換部を含む画素を分離する環状の半導体分離領域を形成する
固体撮像装置の製造方法。 - 前記複数のイオン注入用マスクとして、
一方向に延長する複数の帯状の主マスク部が該一方向と交差する方向に平行に配列され、隣り合う帯状の主マスク部が第1のブリッジ部で連結されて複数に分割された第1の開口部を有する第1のイオン注入用マスクと、
前記交差する方向に延長する複数の帯状の主マスク部が前記一方向に平行に配列され、隣り合う帯状の主マスク部が第2のブリッジ部で連結されて複数に分割された第2の開口部を有する第2のイオン注入用マスクを用い、
光電変換部を含む画素を分離する格子状の前記半導体分離領域を形成する
請求項7記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記複数のイオン注入用マスクとして、
複数の主マスク部を第1のブリッジ部で一方向に連結した帯状部が、前記一方向と交差する方向に平行に複数配列され、前記第1のブリッジ部で複数に分割された第1の開口部を有する第1のイオン注入用マスクと、
複数の主マスク部を前記一方向に関して前記第1のブリッジ部と半ピッチずれた第2のブリッジ部で連結した帯状部が、前記一方向と交差する方向に平行に複数配列され、前記第2のブリッジ部で複数に分割された第2の開口部を有する第2のイオン注入用マスクを用い、
光電変換部を含む画素を分離する格子状の前記半導体分離領域を形成する
請求項7記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1のイオン注入用マスクの第1のブリッジ部と、前記第2のイオン注入用マスクの第2のブリッジ部を、互いに相補的に形成する
請求項8又は9記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1のイオン注入用マスクの第1のブリッジ部を、互いのブリッジ部の応力が釣り合うように均等に形成し、
前記第2のイオン注入用マスクの第2のブリッジ部を、互いのブリッジ部の応力が釣り合うように均等に形成する
請求項8又は9記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1及び第2のイオン注入用マスクの第1及び第2のブリッジ部の幅を、イオン注入用マスクの合わせずれ分を補償する程度に細く形成する
請求項8又は9記載の固体撮像装置の製造方法。 - 光電変換部を含む複数の画素と、
それぞれ、主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する開口部を有した第1及び第2のイオン注入用マスクを用いてイオン注入により形成された前記画素を分離する格子状の半導体分離領域と
を有する固体撮像装置。 - 前記第1のイオン注入用マスクが、一方向に延長する複数の帯状の主マスク部が該一方向と交差する方向に平行に配列され、隣り合う帯状の主マスク部が第1のブリッジ部で連結されて複数に分割された第1の開口部を有し、
前記第2のイオン注入用マスクが、前記交差する方向に延長する複数の帯状の主マスク部が前記一方向に平行に配列され、隣り合う帯状の主マスク部が第2のブリッジ部で連結されて複数に分割された第2の開口部を有する
請求項13記載の固体撮像装置。 - 前記第1のイオン注入用マスクが、複数の主マスク部を第1のブリッジ部で一方向に連結した帯状部が、前記一方向と交差する方向に平行に複数配列され、前記第1のブリッジ部で複数に分割された第1の開口部を有し、
前記第2のイオン注入用マスクが、複数の主マスク部を前記一方向に関して前記第1のブリッジ部と半ピッチずれた第2のブリッジ部で連結した帯状部が、前記一方向と交差する方向に平行に複数配列され、前記第2のブリッジ部で複数に分割された第2の開口部を有する
請求項13記載の固体撮像装置。 - 前記第1及び第2のイオン注入マスクのブリッジ幅が、イオン注入用マスクの合わせずれを補償する程度に細く形成されている
請求項14又は15記載の固体撮像装置。 - 固体撮像装置と、
前記撮像装置に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備え、
前記固体撮像装置は、
光電変換部を含む複数の画素と、
それぞれ、主マスク部がブリッジ部で連結されて、イオン注入すべき格子状の領域の一部に相当する開口部を有した第1及び第2のイオン注入用マスクを用いてイオン注入により形成された前記画素を分離する格子状の半導体分離領域と
を有する
電子機器。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008239903A JP2010073902A (ja) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 |
TW098127301A TW201017732A (en) | 2008-09-18 | 2009-08-13 | Ion implantation method, method of producing solid-state imaging device, solid-state imaging device, and electronic apparatus |
US12/557,195 US8343861B2 (en) | 2008-09-18 | 2009-09-10 | Ion implantation method, method of producing solid-state imaging device, solid-state imaging device, and electronic apparatus |
CN2009101767058A CN101677079B (zh) | 2008-09-18 | 2009-09-17 | 离子注入方法、固体摄像器件及其制造方法和电子装置 |
KR1020090088076A KR20100032837A (ko) | 2008-09-18 | 2009-09-17 | 이온 주입 방법, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 고체 촬상 장치, 및 전자 기기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008239903A JP2010073902A (ja) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010073902A true JP2010073902A (ja) | 2010-04-02 |
Family
ID=42006455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008239903A Abandoned JP2010073902A (ja) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8343861B2 (ja) |
JP (1) | JP2010073902A (ja) |
KR (1) | KR20100032837A (ja) |
CN (1) | CN101677079B (ja) |
TW (1) | TW201017732A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013258287A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
WO2014208201A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2016181628A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8409909B2 (en) * | 2010-07-06 | 2013-04-02 | Aptina Imaging Corporation | Range modulated implants for image sensors |
JP6299058B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2018-03-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器 |
JP2012244125A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Toshiba Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
US9312293B2 (en) | 2013-08-27 | 2016-04-12 | Semiconductor Components Industries, Llc | Range modulated implants for image sensors |
US9728573B2 (en) | 2015-01-20 | 2017-08-08 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Backside illuminated image sensor and method of manufacturing the same |
CN106449376A (zh) * | 2016-10-24 | 2017-02-22 | 上海华力微电子有限公司 | Cmos图像传感器深p型阱层的光刻工艺方法 |
CN109585482A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-04-05 | 德淮半导体有限公司 | 用于图像传感器的光刻 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10116975A (ja) | 1996-10-14 | 1998-05-06 | Sony Corp | 固体撮像装置及び固体撮像装置のオーバーフローバリア形成方法 |
JP3479024B2 (ja) * | 2000-03-28 | 2003-12-15 | Necエレクトロニクス株式会社 | 電子線露光用マスク及びそのパターン設計方法 |
JP3674573B2 (ja) * | 2001-06-08 | 2005-07-20 | ソニー株式会社 | マスクおよびその製造方法と半導体装置の製造方法 |
JP2004039832A (ja) | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Sony Corp | 光電変換装置及びその製造方法 |
JP3729814B2 (ja) * | 2003-02-21 | 2005-12-21 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
JP4595464B2 (ja) | 2004-09-22 | 2010-12-08 | ソニー株式会社 | Cmos固体撮像素子の製造方法 |
JP4742602B2 (ja) | 2005-02-01 | 2011-08-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
JP5272281B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2013-08-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ |
JP2008166677A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-07-17 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法並びにカメラ |
-
2008
- 2008-09-18 JP JP2008239903A patent/JP2010073902A/ja not_active Abandoned
-
2009
- 2009-08-13 TW TW098127301A patent/TW201017732A/zh unknown
- 2009-09-10 US US12/557,195 patent/US8343861B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-09-17 CN CN2009101767058A patent/CN101677079B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-09-17 KR KR1020090088076A patent/KR20100032837A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013258287A (ja) * | 2012-06-13 | 2013-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
WO2014208201A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JPWO2014208201A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2017-02-23 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
US9704947B2 (en) | 2013-06-27 | 2017-07-11 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device and method for manufacturing same |
JP2016181628A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101677079B (zh) | 2012-12-05 |
US8343861B2 (en) | 2013-01-01 |
CN101677079A (zh) | 2010-03-24 |
TW201017732A (en) | 2010-05-01 |
KR20100032837A (ko) | 2010-03-26 |
US20100065938A1 (en) | 2010-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2010073902A (ja) | イオン注入方法、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、並びに電子機器 | |
KR101756057B1 (ko) | 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기 | |
JP5471174B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 | |
US9048155B2 (en) | Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same | |
KR101541120B1 (ko) | 촬상 소자 | |
JP5263279B2 (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法並びに電子機器 | |
US9349766B2 (en) | Solid-state imaging device | |
JP5365144B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 | |
JP5522980B2 (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置を用いた撮像システム、および固体撮像装置の製造方法 | |
KR101683297B1 (ko) | 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 전자 기기, 렌즈 어레이 | |
JP5812692B2 (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
JP2012199489A (ja) | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器 | |
US8390043B2 (en) | Solid-state imaging device with stress-relieving silicide blocking layer and electronic apparatus comprising said solid-state device | |
JP6123866B2 (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
TWI455295B (zh) | 固態成像裝置、電子設備及製造固態成像裝置之方法 | |
WO2008065952A1 (fr) | Dispositif d'imagerie semi-conducteur, son procédé de fabrication, et dispositif d'informations électroniques | |
JP4486043B2 (ja) | Cmosイメージセンサー及びその製造方法 | |
JP4682504B2 (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法並びに電子機器 | |
JP4852945B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JP5842903B2 (ja) | 固体撮像装置、及び電子機器 | |
JP2008235753A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
JP2008060198A (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
JP4662966B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP2007142298A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ | |
JP2009200324A (ja) | 半導体装置の製造方法および電子情報機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110825 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20130426 |