JP2013004581A - Solid state image pickup device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、特に、イメージセンサ等に用いられ、スミア低減効果のあるCCD固体撮像装置と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 CCD solid-state imaging device used for an image sensor or the like and having a smear reducing effect and a manufacturing method thereof.
従来、この種の固体撮像装置は、半導体基板上に光電変換素子であるフォトダイオードと、フォトダイオードで発生した信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送領域(VCCD)と、垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送するための水平転送領域と、水平方向に転送された信号電荷を外部に出力する増幅器を備えている。
図14に、従来の固体撮像装置の画素部の水平方向の断面を示す(例えば、特許文献1参照)。図14に示すように、n型半導体基板1に低濃度p型拡散層2が形成され、低濃度p型拡散層2内にフォトダイオード7とVCCD9とが形成されている。フォトダイオード7およびVCCD9は、低濃度p型拡散層2に高濃度n型不純物をイオン注入することにより形成されている。また、低濃度p型拡散層2内のフォトダイオード7よりも表面側にポテンシャルバリア形成用の高濃度p型拡散層8が形成されている。さらに、フォトダイオード7の周囲には、フォトダイオード7を包含するフォトダイオード7より広い幅のスミア防止用p型不純物拡散層(チャネルストップ領域)14が形成されている。
Conventionally, this type of solid-state imaging device has a photodiode as a photoelectric conversion element on a semiconductor substrate, a vertical transfer region (VCCD) for transferring signal charges generated in the photodiode in the vertical direction, and transfers in the vertical direction. A horizontal transfer region for transferring the signal charge in the horizontal direction and an amplifier for outputting the signal charge transferred in the horizontal direction to the outside.
FIG. 14 shows a horizontal section of a pixel portion of a conventional solid-state imaging device (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 14, a low-concentration p-
半導体基板1上には、ゲート絶縁膜3が形成され、ゲート絶縁膜3上にはポリシリコンゲート電極10が形成され、ポリシリコンゲート電極10を覆うように層間絶縁膜11が形成されている。さらに、フォトダイオード7以外の領域に光が入射するのを防止する金属遮光膜12が層間絶縁膜11上に形成されている。金属遮光膜12はフォトダイオード7上に開口を有している。
A
次に、一般的なCCD固体撮像装置の動作について説明する。
まず、光がフォトダイオード7に照射されると光電変換によりフォトダイオード7内で電荷が発生し、フォトダイオード7内に蓄積される。蓄積された電荷は、ポリシリコンゲート電極10に加えられた転送信号により、VCCD9に転送される。
しかしながら、このとき、光の乱反射によりフォトダイオード7以外の領域でも電荷が生成され、この電荷がVCCD9に流入することで、映像が滲むスミア現象が生じることがある。スミア現象は、特に太陽光などの非常に強い光が入射したときに画像上に白い縦筋となって現れる。これは、通常80dB程度、電子数換算で1/1000程度の非常に微小なノイズ成分であるが、これが固体撮像装置の性能を大きく左右する。
Next, the operation of a general CCD solid-state imaging device will be described.
First, when light is irradiated to the
However, at this time, charges are generated in regions other than the
上記に説明した従来の固体撮像装置においては、このスミア現象を防ぐため、フォトダイオード7を包含するフォトダイオード7より広い幅のスミア防止用p型不純物拡散層14を形成することで、フォトダイオード7の周囲にポテンシャルバリアを形成し、フォトダイオード7以外の領域で生成された電荷がVCCD9に流入することを防止してスミア現象を低減している。
In the conventional solid-state imaging device described above, in order to prevent this smear phenomenon, the p-type
しかしながら、上記従来の固体撮像装置の構成を用いても、スミア低減の効果が不十分であることが判明した。従来のスミア防止用p型不純物拡散層には、不純物の濃度勾配が小さい領域(ポテンシャルバリア頂上の平坦領域)が存在する。不純物の濃度勾配が小さい領域では、電荷が等方的に拡散しやすく、一部がVCCD側に向かうことがある。そうすると、一部の電荷がVCCDに流入し、スミア現象が残留してしまうことがある。 However, it has been found that the smear reduction effect is insufficient even when the configuration of the conventional solid-state imaging device is used. In a conventional p-type impurity diffusion layer for preventing smear, there is a region having a small impurity concentration gradient (a flat region on the top of the potential barrier). In a region where the concentration gradient of impurities is small, charges are likely to diffuse isotropically, and some of the charges may be directed to the VCCD side. As a result, some charges flow into the VCCD and a smear phenomenon may remain.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、従来の固体撮像装置を凌ぐスミア低減効果のある固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a smear reduction effect that surpasses that of a conventional solid-state imaging device and a method for manufacturing the same.
上記の課題を解決するために、本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、スミア防止用p型不純物拡散層(チャネルストップ領域)の不純物の濃度分布が、フォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域(VCCD)との間において、フォトダイオードとVCCDとの中央よりもVCCD寄りにその最大値を有しており、不純物濃度が最大値の位置からフォトダイオードにかけて不純物濃度が減少する範囲を、不純物濃度が最大値の位置からVCCDにかけて不純物濃度が減少する範囲よりも広くとることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, in the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention, the impurity concentration distribution in the smear prevention p-type impurity diffusion layer (channel stop region) is the photodiode and the vertical transfer region adjacent thereto. (VCCD) has a maximum value closer to VCCD than the center of the photodiode and VCCD, and the impurity concentration is reduced from the position of the maximum value to the photodiode. Is larger than the range in which the impurity concentration decreases from the position of the maximum value to the VCCD.
具体的に、本発明の第1の固体撮像装置は、半導体基板内に行列状に形成された複数のフォトダイオードと、前記半導体基板内における各列のフォトダイオードの間に形成された垂直転送領域と、前記半導体基板内における各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間に形成されたチャネルストップ領域と、を含む固体撮像装置において、各チャネルストップ領域は、不純物を含有し、各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間の中央よりも垂直転送領域寄りに不純物濃度の最大値をとり、前記不純物濃度の最大値の位置から各列のフォトダイオードに向かって前記不純物濃度が単調減少する。 Specifically, the first solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of photodiodes formed in a matrix in a semiconductor substrate and a vertical transfer region formed between the photodiodes in each column in the semiconductor substrate. And a channel stop region formed between each column of photodiodes in the semiconductor substrate and a vertical transfer region adjacent thereto, each channel stop region contains impurities, The maximum value of the impurity concentration is closer to the vertical transfer region than the center between the photodiode of the column and the adjacent vertical transfer region, and the impurity is directed from the position of the maximum value of the impurity concentration toward the photodiode of each column. The concentration decreases monotonously.
また、本発明の第1の固体撮像装置において、前記不純物濃度の最大値は、各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間の距離を1としたとき、フォトダイオード側から0.6〜0.9の範囲に位置する。
また、本発明の第1の固体撮像装置において、 前記不純物濃度の最大値の位置から垂直転送領域に向かう前記不純物濃度の勾配が、前記不純物濃度の最大値の位置からフォトダイオードに向かう前記不純物濃度の勾配よりも大きい。
In the first solid-state imaging device of the present invention, the maximum value of the impurity concentration is 0. 0 from the photodiode side when the distance between the photodiode of each column and the vertical transfer region adjacent thereto is 1. Located in the range of 6 to 0.9.
In the first solid-state imaging device of the present invention, the impurity concentration gradient from the position of the maximum value of impurity concentration toward the vertical transfer region is such that the impurity concentration of the impurity concentration is directed from the position of the maximum value of impurity concentration toward the photodiode. Greater than the gradient.
また、本発明の第1の固体撮像装置において、前記不純物濃度の最大値は2E17〜4E17/cm3である。
また、本発明の第2の固体撮像装置は、半導体基板内に行列状に形成された複数のフォトダイオードと、前記半導体基板内における各列のフォトダイオードの間に形成された垂直転送領域と、前記半導体基板内における各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間に形成されたチャネルストップ領域と、を備え、各チャネルストップ領域は、各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間の中央よりも垂直転送領域寄りにポテンシャルバリアの最大値をとり、前記ポテンシャルバリアの最大値の位置から各列のフォトダイオードに向かって前記ポテンシャルバリアが単調減少する。
In the first solid-state imaging device of the present invention, the maximum value of the impurity concentration is 2E17 to 4E17 / cm 3 .
The second solid-state imaging device of the present invention includes a plurality of photodiodes formed in a matrix form in a semiconductor substrate, a vertical transfer region formed between photodiodes in each column in the semiconductor substrate, A channel stop region formed between each column of photodiodes and a vertical transfer region adjacent thereto in the semiconductor substrate, each channel stop region including each column of photodiodes and a vertical transfer region adjacent thereto. The potential barrier has a maximum value closer to the vertical transfer region than the center between the potential barriers, and the potential barrier monotonously decreases from the position of the potential barrier maximum value toward the photodiode in each column.
また、本発明の第2の固体撮像装置において、前記ポテンシャルバリアの最大値は、各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間の距離を1としたとき、フォトダイオード側から0.6〜0.9の範囲に位置する。
また、本発明の第2の固体撮像装置において、前記ポテンシャルバリアの最大値の位置から垂直転送領域に向かうポテンシャルの勾配が、前記ポテンシャルバリアの最大値の位置からフォトダイオードに向かうポテンシャルの勾配よりも大きい。
In the second solid-state imaging device of the present invention, the maximum value of the potential barrier is 0. 0 from the photodiode side when the distance between the photodiodes in each column and the vertical transfer region adjacent thereto is 1. Located in the range of 6 to 0.9.
In the second solid-state imaging device of the present invention, the potential gradient from the position of the maximum potential barrier value toward the vertical transfer region is greater than the potential gradient from the position of the potential barrier maximum value toward the photodiode. large.
また、本発明の第1および第2の固体撮像装置において、前記半導体基板はn型半導体基板であり、各フォトダイオードはp型拡散層とn型拡散層とで形成され、各垂直転送領域はn型拡散層で形成され、各チャネルストップ領域はp型拡散層で形成されている。
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、チャネルストップ領域形成領域上を開口したマスクを形成する工程(a)と、前記開口部から前記半導体基板内に不純物イオンを注入して、前記チャネルストップ領域を形成する工程(b)と、前記半導体基板内に、前記チャネルストップ領域を挟むようにフォトダイオードと垂直転送領域を形成する工程(c)と、を含む固体撮像装置の製造方法において、前記工程(b)では、前記不純物イオンを、前記半導体基板の厚み方向に対して前記垂直転送領域向きに5°〜25°の角度だけ傾斜させて注入する。
In the first and second solid-state imaging devices of the present invention, the semiconductor substrate is an n-type semiconductor substrate, each photodiode is formed of a p-type diffusion layer and an n-type diffusion layer, and each vertical transfer region is Each channel stop region is formed of a p-type diffusion layer.
The solid-state imaging device manufacturing method of the present invention includes a step (a) of forming a mask having an opening on a channel stop region forming region on a semiconductor substrate, and implanting impurity ions into the semiconductor substrate from the opening. A solid-state imaging device comprising: a step (b) of forming the channel stop region; and a step (c) of forming a photodiode and a vertical transfer region so as to sandwich the channel stop region in the semiconductor substrate. In step (b), the impurity ions are implanted at an angle of 5 ° to 25 ° toward the vertical transfer region with respect to the thickness direction of the semiconductor substrate.
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記不純物イオンの注入は、加速エネルギーが5〜15KeVと45〜55KeVの2ステップ注入で行う。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the impurity ions are implanted by two-step implantation with acceleration energies of 5 to 15 KeV and 45 to 55 KeV.
以上のように、本発明の固体撮像装置およびその製造方法によれば、フォトダイオードとこれに隣接する垂直転送領域(VCCD)との間で発生した電荷を効率的にフォトダイオード側に流入させることができ、従来の固体撮像装置を凌ぐスミア低減効果を得ることができる。 As described above, according to the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof of the present invention, the charge generated between the photodiode and the vertical transfer region (VCCD) adjacent thereto can be efficiently caused to flow into the photodiode side. Thus, it is possible to obtain a smear reduction effect that surpasses conventional solid-state imaging devices.
以下、本発明の固体撮像装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の固体撮像装置における各構成のレイアウトを示す図である。
フォトダイオード7が行列状に形成され、各列のフォトダイオード7の間に垂直転送領域9が1本ずつ形成されている。垂直転送領域9は、フォトダイオード7で発生した映像信号電荷を垂直方向に転送するものである。水平転送領域15は、垂直方向に転送された映像信号電荷を水平方向に転送するものである。増幅器16は、水平方向に転送された映像信号電荷を外部に出力するものである。
Hereinafter, a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a layout of each component in the solid-state imaging device of the present embodiment.
図2は、本実施形態の固体撮像装置における画素部の水平方向の断面を示し、図1のx−x’に沿った断面図である。本実施形態では、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9a)との間に、フォトダイオード7に蓄積された信号電荷を垂直転送領域9(9a)に読み出すための読み出しチャネル13が形成されている。一方、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)との間に、フォトダイオード7に蓄積された信号電荷が垂直転送領域9(9b)に流入するのを防止するためのチャネルストップ領域5が形成されている。これ以外の構成は、図14と同様である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line x-x ′ in FIG. 1, showing a horizontal cross section of the pixel portion in the solid-state imaging device of the present embodiment. In the present embodiment, a read
図3は、本実施形態の固体撮像装置におけるチャネルストップ領域5の不純物プロファイルを等高線で示したものであり、図2の破線で囲んだ領域に該当する。図中の数値は不純物濃度(単位:/cm3)を示し、ドナー濃度をプラスで表示し、アクセプタ濃度をマイナスで表示している。また、不純物濃度の最大値は例えば2E17〜4E17/cm3であり、また、チャネルストップ領域5の幅、即ち、チャネルストップ領域5とフォトダイオード7との接合部からチャネルストップ領域5と垂直転送領域9(9b)との接合部までの距離(a−a’)は例えば0.12μmである。ただし、この寸法に限定するものではない。
FIG. 3 shows the impurity profile of the
ここで、図3中の点Pは、半導体基板の表面から0.1μmの深さ(y−y’)においてチャネルストップ領域5の不純物濃度が最大値となる位置である。フォトダイオード7と点Pとの間の距離(P−a)の方が、垂直転送領域9(9b)と点Pとの間の距離(P−a’)よりも長い。即ち、不純物濃度が最大値となる位置は、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)との中央よりも垂直転送領域9(9b)寄りにある。そして、例えば、距離(P−a)と距離(P−a’)との比は6:4であり、距離(a−a’)を1とすると、距離(P−a)は0.6である。ただし、この比に限定するものではなく、距離(a−a’)を1としたとき、距離(P−a)が0.6〜0.9の範囲であればよい。
Here, a point P in FIG. 3 is a position where the impurity concentration of the
更に、点Pを含む1次元断面プロファイル(図3のy−y’断面)を図4に示す。ここで、a−a’間には不純物濃度が一定で平坦な部分が実質的に存在しない。即ち、不純物濃度が最大値となる位置からフォトダイオード7に向かって不純物濃度が単調に減少する。また、不純物濃度が最大となる位置から垂直転送領域9(9b)に向かって不純物濃度が単調に減少する。不純物濃度の勾配を対比すると、P−a間における不純物濃度の勾配よりもP−a’間における不純物濃度の勾配の方が大きい。
Furthermore, a one-dimensional cross-sectional profile including the point P (y-y 'cross-section in FIG. 3) is shown in FIG. Here, there is substantially no flat portion between a and a 'with a constant impurity concentration. That is, the impurity concentration monotonously decreases from the position where the impurity concentration becomes the maximum value toward the
図5から図7に、本実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための工程断面図を示す。
まず、図5(a)に示すように、n型半導体基板1の上部に低濃度p型拡散層2を形成し、低濃度p型拡散層2上にゲート絶縁膜3を形成する。さらに、ゲート絶縁膜3上にフォトレジスト4を形成し、フォトレジスト4をパターンニングして、後にチャネルストップ領域5となる領域を開口する。ここで、例えば、フォトレジスト4の膜厚は0.7μm、レジスト開口幅は0.2μmである。次に、p型不純物であるボロンをイオン注入する。ここで、イオン注入は、半導体基板の厚み方向に対して傾斜させる。このときの不純物のプロファイルを図5(b)に示す。ここで、フォトレジスト4の膜厚が0.7μm、レジスト開口幅が0.2μmの場合には、例えば、イオン注入は2ステップで行い、その際の加速エネルギーは10KeVおよび50KeVとし、注入角度は半導体基板の厚み方向に対して5〜25°の角度をつければよい。ただし、加速エネルギーはこれに限らず、5〜20KeVおよび45〜65KeVであればよい。これにより、図5(c)に示すように、チャネルストップ領域5が形成される。
5 to 7 are process cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present embodiment.
First, as shown in FIG. 5A, the low concentration p-
次に、図6(a)に示すように、低濃度p型拡散層2へのイオン注入により、フォトダイオード7、垂直転送領域9、読み出しチャネル13を形成する。このとき、既にチャネルストップ領域5を角度注入で形成しているため、フォトダイオード7と垂直転送領域9とで挟まれた領域において、フォトダイオード7から遠い、すなわち、垂直転送領域9に近いところにチャネルストップ領域5の不純物濃度の最大値が位置することになる。
Next, as shown in FIG. 6A, the
次に、図6(b)に示すように、ポリシリコンゲート電極10を形成し、さらに、図6(c)に示すように、絶縁膜21を成膜する。次に、図7(a)に示すように、絶縁膜21を選択的にエッチングしてフォトダイオード7上を開口する。これにより、絶縁膜21はポリシリコンゲート電極10を覆う層間絶縁膜11となる。次に、図7(b)に示すように、例えばタングステン膜22を成膜する。次に、図7(c)に示すように、タングステン膜22を選択的にエッチングしてフォトダイオード7上を開口する。これにより、タングステン膜22はフォトダイオード7以外の領域に光が入らないように遮光する金属遮光膜12となる。
Next, as shown in FIG. 6B, a
本実施形態によれば、チャネルストップ領域5は、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)との間において、フォトダイオード7側から6割以上離れた垂直転送領域9(9b)寄りに不純物濃度の最大値をとる。そのため、不純物濃度が最大値の位置からフォトダイオード7にかけての不純物濃度が単調減少する領域が幅広く確保できる。したがって、フォトダイオード7と垂直転送領域9との間で発生した電荷が、フォトダイオード7に流入しやすくなり、従来の固体撮像装置を凌ぐスミア低減効果を得ることができる。
According to the present embodiment, the
図8は、従来の固体撮像装置におけるチャネルストップ領域の不純物プロファイルを等高線で示したものである。図9に、従来の固体撮像装置における1次元断面プロファイル(図8のy−y’断面:破線)と本実施形態の固体撮像装置における1次元断面プロファイル(図3のy−y’断面:実線)を示す。
従来(破線)では、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)と間において不純物濃度が平坦な部分を有するのに対し、本実施形態(実線)では、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)と間において不純物濃度が平坦な部分を有しない。また、本実施形態では、フォトダイオード7と点Pとの間の距離(P−a)の方が、垂直転送領域9(9b)と点Pとの間の距離(P−a’)より長く、フォトダイオード7へ効率的に電子が流入しやすいことがわかる。具体的な一例として、距離(P−a)と距離(P−a’)との比は6:4である。
FIG. 8 is a contour line showing the impurity profile of the channel stop region in the conventional solid-state imaging device. FIG. 9 shows a one-dimensional cross-sectional profile in the conventional solid-state imaging device (the yy ′ cross section in FIG. 8: a broken line) and the one-dimensional cross-sectional profile in the solid-state imaging device of the present embodiment (the yy ′ cross section in FIG. ).
In the prior art (broken line), there is a portion where the impurity concentration is flat between the
図10は、従来の固体撮像装置におけるチャネルストップ領域のポテンシャル分布を示し、図11は、本実施形態の固体撮像装置におけるチャネルストップ領域のポテンシャル分布を示す。図10中および図11中の数値は、静電ポテンシャル値(単位:V)である。また、図10中および図11中の破線は、ポテンシャルバリアが最大となる分水嶺を示している。ここで、点P’はポテンシャルバリアの最大値を示す。図12は、図10に示す従来のポテンシャル分布と図11に示す本実施形態のポテンシャル分布の各y−y’断面(図10:破線、図11:実線)を示す。 FIG. 10 shows the potential distribution of the channel stop region in the conventional solid-state imaging device, and FIG. 11 shows the potential distribution of the channel stop region in the solid-state imaging device of the present embodiment. The numerical values in FIG. 10 and FIG. 11 are electrostatic potential values (unit: V). Moreover, the broken line in FIG. 10 and FIG. 11 has shown the watershed where the potential barrier becomes the maximum. Here, the point P ′ indicates the maximum value of the potential barrier. FIG. 12 shows y-y ′ cross sections (FIG. 10: broken line, FIG. 11: solid line) of the conventional potential distribution shown in FIG. 10 and the potential distribution of the present embodiment shown in FIG. 11.
従来のポテンシャル(破線)に比べて本実施形態のポテンシャル(実線)のほうがポテンシャルバリアの最大値である分水嶺が垂直転送領域9(9b)側に寄ったところにある。即ち、ポテンシャルバリアの最大値となる位置は、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)との中央よりも垂直転送領域9(9b)寄りにある。そして、例えば、フォトダイオード7と点P’との間の距離Aと垂直転送領域9(9b)と点P’との間の距離Bとの比は6:4である。つまり、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)との距離を1とすると、距離Aは0.6である。ただし、この比に限定するものではなく、距離Aが0.6〜0.9の範囲であればよい。このように、ポテンシャルバリアの最大値となる位置が垂直転送領域9(9b)寄りにあるため、フォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)と間に発生した電荷はフォトダイオード7に流入しやすくなり、効率的なスミアの低減を達成できる。
Compared to the conventional potential (broken line), the watershed whose potential (solid line) is the maximum value of the potential barrier is closer to the vertical transfer region 9 (9b) side. That is, the position where the potential barrier becomes the maximum value is closer to the vertical transfer region 9 (9b) than the center of the
図13は、チャネルストップ領域5におけるポテンシャルバリアが最大値となる位置を水平方向にシフトさせた際のスミア量の変動を示す。ここで、中央からの変位0nmとは、ポテンシャルバリアの最大値がフォトダイオード7と垂直転送領域9(9b)との中央の位置にある場合を示す。
図13から明らかなように、例えば、ポテンシャルバリアが最大値となる位置を垂直転送領域9(9b)側に20nmシフトさせると、スミア量は−1.0から−1.012(1.5dB程度)まで改善することがわかる。即ち、チャネルストップ領域5のポテンシャルバリアが最大値となる位置を垂直転送領域9(9b)側に寄らせることで、スミアが低減することがわかる。
FIG. 13 shows the variation of the smear amount when the position where the potential barrier in the
As is apparent from FIG. 13, for example, when the position at which the potential barrier is maximum is shifted by 20 nm toward the vertical transfer region 9 (9b), the smear amount is -1.0 to -1.012 (about 1.5 dB). ). That is, it can be seen that smear is reduced by moving the position where the potential barrier of the
なお、本実施形態において説明した半導体の導電型はそれに限定されるものではなく、各構成を逆導電型にしても同様に成立する。 In addition, the conductivity type of the semiconductor demonstrated in this embodiment is not limited to it, Even if each structure is made into a reverse conductivity type, it is materialized similarly.
本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、従来の固体撮像装置を凌ぐスミア低減効果をもたらすものであり、特に、イメージセンサに代表されるCCD固体撮像装置とその製造方法において有用である。 The solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention provide a smear reduction effect that surpasses that of a conventional solid-state imaging device, and are particularly useful in a CCD solid-state imaging device represented by an image sensor and a manufacturing method thereof.
1 半導体基板
2 低濃度p型拡散層
3 ゲート絶縁膜
4 フォトレジスト
5 チャネルストップ領域
7 フォトダイオード
8 高濃度p型拡散層
9 垂直転送領域(VCCD)
10 ポリシリコンゲート電極
11 層間絶縁膜
12 金属遮光膜
13 読み出しチャネル
14 スミア防止用p型不純物拡散層
15 水平転送領域
16 増幅器
21 絶縁膜
22 タングステン膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記半導体基板内における各列のフォトダイオードの間に形成された垂直転送領域と、
前記半導体基板内における各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間に形成されたチャネルストップ領域と、を含む固体撮像装置において、
各チャネルストップ領域は、不純物を含有し、各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間の中央よりも垂直転送領域寄りに不純物濃度の最大値をとり、前記不純物濃度の最大値の位置から各列のフォトダイオードに向かって前記不純物濃度が単調減少する固体撮像装置。 A plurality of photodiodes formed in a matrix in a semiconductor substrate;
A vertical transfer region formed between each row of photodiodes in the semiconductor substrate;
In a solid-state imaging device including a channel stop region formed between each column of photodiodes in the semiconductor substrate and a vertical transfer region adjacent thereto.
Each channel stop region contains impurities, takes a maximum value of the impurity concentration closer to the vertical transfer region than the center between each column of photodiodes and the adjacent vertical transfer region, and the maximum value of the impurity concentration. A solid-state imaging device in which the impurity concentration monotonously decreases from a position toward a photodiode in each column.
前記半導体基板内における各列のフォトダイオードの間に形成された垂直転送領域と、
前記半導体基板内における各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間に形成されたチャネルストップ領域と、を備え、
各チャネルストップ領域は、各列のフォトダイオードとそれに隣接する垂直転送領域との間の中央よりも垂直転送領域寄りにポテンシャルバリアの最大値をとり、前記ポテンシャルバリアの最大値の位置から各列のフォトダイオードに向かって前記ポテンシャルバリアが単調減少する固体撮像装置。 A plurality of photodiodes formed in a matrix in a semiconductor substrate;
A vertical transfer region formed between each row of photodiodes in the semiconductor substrate;
A channel stop region formed between each column of photodiodes in the semiconductor substrate and a vertical transfer region adjacent thereto;
Each channel stop region takes the maximum value of the potential barrier closer to the vertical transfer region than the center between the photodiode of each column and the adjacent vertical transfer region, and from each position of the maximum value of the potential barrier, A solid-state imaging device in which the potential barrier monotonously decreases toward a photodiode.
前記開口部から前記半導体基板内に不純物イオンを注入して、前記チャネルストップ領域を形成する工程(b)と、
前記半導体基板内に、前記チャネルストップ領域を挟むようにフォトダイオードと垂直転送領域を形成する工程(c)と、を含む固体撮像装置の製造方法において、
前記工程(b)では、前記不純物イオンを、前記半導体基板の厚み方向に対して前記垂直転送領域向きに5°〜25°の角度だけ傾斜させて注入する固体撮像装置の製造方法。 Forming a mask having an opening on a channel stop region formation region on a semiconductor substrate (a);
Step (b) of implanting impurity ions into the semiconductor substrate from the opening to form the channel stop region;
A step (c) of forming a photodiode and a vertical transfer region so as to sandwich the channel stop region in the semiconductor substrate,
In the step (b), the impurity ions are implanted at an angle of 5 ° to 25 ° toward the vertical transfer region with respect to the thickness direction of the semiconductor substrate.
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