JP2013157638A - Method of manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve both: improvement of charge transfer characteristics when charge is output from a charge storage area; and suppression of occurrence of dark current during charge storage.SOLUTION: Depletion voltage in a charge storage area is formed in a range of 0 to supply voltage/2 (V), gate potential of a transfer MOS transistor during a period of charge transfer is formed in a range of the supply voltage/2 to supply voltage (V), and gate potential of the transfer MOS transistor during a period of charge storage is formed in a range of -(supply voltage/2) to 0 (V).

Description

本発明は、光電変換装置、その製造方法及び撮像システム、特に、CMOSエリアセンサとその製造方法及びその製造方法に好適に用いることができる光電変換装置、その製造方法及び撮像システムに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device, a manufacturing method thereof, and an imaging system, and more particularly to a CMOS area sensor, a manufacturing method thereof, and a photoelectric conversion device that can be suitably used in the manufacturing method, a manufacturing method thereof, and an imaging system.

従来、画像信号を電気信号に変換する固体撮像素子として、CCDが知られている。このCCDはフォトダイオードアレイを有し、各フォトダイオードに蓄積された電荷にパルス電圧を印加して電気信号として読み出すようになっている。   Conventionally, a CCD is known as a solid-state imaging device that converts an image signal into an electrical signal. This CCD has a photodiode array, and a pulse voltage is applied to the electric charge accumulated in each photodiode to read it out as an electric signal.

また、近年、CMOSプロセスにより周辺回路も一体的に形成したCMOSエリアセンサが用いられている。   In recent years, a CMOS area sensor in which peripheral circuits are integrally formed by a CMOS process has been used.

CMOSエリアセンサはCCDと比較して、消費電力が小さい、駆動電力が低いなどの利点を有しており、今後の需要拡大が予想される。   The CMOS area sensor has advantages such as lower power consumption and lower driving power than the CCD, and future demand expansion is expected.

光電変換装置の代表例としてCMOSエリアセンサを、図8を用いて説明する。   A CMOS area sensor as a typical example of the photoelectric conversion device will be described with reference to FIG.

図8は、CMOSエリアセンサのフォトダイオード部301と転送MOSトランジスタ部302の断面模式図を示す。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the photodiode area 301 and the transfer MOS transistor area 302 of the CMOS area sensor.

303はN型シリコン基板、304はP型ウエル、307は転送MOSトランジスタのゲート電極、308はフォトダイオードのN型電荷蓄積領域、309はフォトダイオードを埋め込み構造とするための表面P型領域、305は素子分離のためのフィールド酸化膜、310はフローティングディフュージョンを形成し、転送MOSトランジスタ307のドレイン領域としての機能を持つN型高濃度領域である。   303 is an N-type silicon substrate, 304 is a P-type well, 307 is a gate electrode of a transfer MOS transistor, 308 is an N-type charge storage region of the photodiode, 309 is a surface P-type region for embedding the photodiode, 305 Is a field oxide film for element isolation, and 310 is an N-type high concentration region which forms a floating diffusion and functions as a drain region of the transfer MOS transistor 307.

311はゲート電極と第1の配線層を絶縁するシリコン酸化膜、312はコンタクトプラグ、313は第1の配線層、314は第1の配線層と第2の配線層を絶縁する層間絶縁膜、315は第2の配線層、316は第2の配線層と第3の配線層を絶縁する層間絶縁膜、317は第3の配線層、318はパッシベーション膜である。   311 is a silicon oxide film that insulates the gate electrode from the first wiring layer, 312 is a contact plug, 313 is the first wiring layer, 314 is an interlayer insulating film that insulates the first wiring layer and the second wiring layer, Reference numeral 315 denotes a second wiring layer, 316 denotes an interlayer insulating film that insulates the second wiring layer and the third wiring layer, 317 denotes a third wiring layer, and 318 denotes a passivation film.

パッシベーション膜318の上層に不図示のカラーフィルター層、さらに感度向上のためのマイクロレンズを形成する。   A color filter layer (not shown) is formed on the passivation film 318, and a microlens for improving sensitivity is formed.

表面から入射した光は第3の配線層317のない開口部を通して、フォトダイオードに入る。   Light incident from the surface enters the photodiode through an opening without the third wiring layer 317.

光はフォトダイオードのN型電荷蓄積領域308又はP型ウエル304内で吸収され、電子・ホール対を生成する。このうち電子はN型電荷蓄積領域308に蓄積されてゆく。   The light is absorbed in the N-type charge storage region 308 or the P-type well 304 of the photodiode to generate electron / hole pairs. Among these, electrons are accumulated in the N-type charge accumulation region 308.

CMOSエリアセンサの転送MOSトランジスタ部はフォトダイオードに蓄積された電子をフローティングディフュージョン部に、効率良く、好ましくは完全に転送することができるように設計されるのが好ましい。   The transfer MOS transistor portion of the CMOS area sensor is preferably designed so that electrons stored in the photodiode can be efficiently and preferably transferred completely to the floating diffusion portion.

転送効率が低い画素が存在すると該当する画素の出力は正常な画素よりも小さくなるため、出力画像が黒くなる黒キズと呼ばれる不良になる。   If there is a pixel with low transfer efficiency, the output of the corresponding pixel becomes smaller than that of a normal pixel, resulting in a defect called a black defect in which the output image becomes black.

さらに、撮影ごとに出力が変動し、ランダムノイズとして画像の劣化を引き起こす場合もある。   Furthermore, the output may vary with each shooting, and image degradation may occur as random noise.

また、転送MOSトランジスタはフォトダイオードと接続されており、転送MOSトランジスタのオフ期間中に暗電流が発生し、フォトダイオードに電子が漏れ込むと該当する画素の出力は正常な画素よりも大きくなるため、出力画像が白くなる白キズと呼ばれる不良になる場合がある。   In addition, the transfer MOS transistor is connected to the photodiode, and a dark current is generated during the off-period of the transfer MOS transistor. When electrons leak into the photodiode, the output of the corresponding pixel becomes larger than that of a normal pixel. In some cases, the output image becomes white, which is called a white defect.

以上のような不具合を防ぐために、転送MOS構造の従来技術としては、例えば、特許文献1のようにゲート電極の仕事関数を制御したり、特許文献2のようにゲート電極を追加するような構造が提案されている。   In order to prevent the above problems, as a conventional technique of the transfer MOS structure, for example, a structure in which the work function of the gate electrode is controlled as in Patent Document 1 or a gate electrode is added as in Patent Document 2 Has been proposed.

特開2001−196572号公報JP 2001-196572 A 特開2004−039671号公報JP 2004-039671 A

しかしながら、従来の光電変換装置、特に、CMOSエリアセンサの転送MOSトランジスタの構造においては、フォトダイオードの電子の転送効率を向上させる、好ましくは完全に転送させるために、転送MOSトランジスタとフォトダイオードの間にn型の拡散層(転送MOSトランジスタがnMOSの場合)を設ける必要があり、この拡散層の不純物濃度を高めなければならなかった。   However, in the structure of a conventional photoelectric conversion device, particularly a transfer MOS transistor of a CMOS area sensor, in order to improve the electron transfer efficiency of the photodiode, and preferably to transfer completely, the transfer between the transfer MOS transistor and the photodiode. It is necessary to provide an n-type diffusion layer (when the transfer MOS transistor is an nMOS), and the impurity concentration of the diffusion layer must be increased.

また、電荷転送時に、転送MOSトランジスタのゲート電極にプラス側の高い電圧を印加しなければならなかった。   Further, a high positive voltage must be applied to the gate electrode of the transfer MOS transistor during charge transfer.

一方、転送MOSトランジスタのオフ期間、すなわち電荷蓄積中にMOSトランジスタのSiとSiO界面から発生する電子がフォトダイオード側に流入するため、オフ電圧を界面近傍のチャネル層が充分正孔で蓄積された状態になるまでマイナス側に絶対値で高い電圧を印加しなければならなかった。 On the other hand, the off-period of the transfer MOS transistor, that is, the electrons generated from the Si / SiO 2 interface of the MOS transistor flow into the photodiode during charge accumulation, so that the channel layer near the interface is sufficiently accumulated with holes. It was necessary to apply a high voltage with an absolute value on the negative side until it reached the state.

この電圧は転送MOSトランジスタとフォトダイオードの間のn型領域の不純物濃度が高いほどマイナス側にしなければならない。   This voltage must be negative as the impurity concentration in the n-type region between the transfer MOS transistor and the photodiode is higher.

その結果、よりよい画像を得るためにはゲート電極にオン時とオフ時で大きな電圧差を有する電圧を印加する必要があった。   As a result, in order to obtain a better image, it is necessary to apply a voltage having a large voltage difference between on and off to the gate electrode.

このため、高い電圧をMOSトランジスタのゲート電極に印加する必要があり、ゲート絶縁膜の絶縁破壊やMOSトランジスタの特性が劣化してしまう懸念がある。   For this reason, it is necessary to apply a high voltage to the gate electrode of the MOS transistor, and there is a concern that the dielectric breakdown of the gate insulating film and the characteristics of the MOS transistor may be deteriorated.

それらの問題を解決するためには、MOSトランジスタのゲート絶縁膜の厚膜化やMOSトランジスタの素子寸法拡大が必要になり、CMOSエリアセンサの高集積化、小型化の障害になっていた。   In order to solve these problems, it is necessary to increase the thickness of the gate insulating film of the MOS transistor and increase the element size of the MOS transistor, which is an obstacle to the high integration and miniaturization of the CMOS area sensor.

また、特許文献1に記載される構造では、転送MOSトランジスタのゲート電極に特別な製造工程を付加し仕事関数を制御するので、製造コストが上昇してしまう問題があり、また、特許文献2のようにゲート電極を追加することにより、一画素あたりの素子数が増加し、高集積化が阻害されるという課題がそれぞれ発生している。   Further, in the structure described in Patent Document 1, since a special manufacturing process is added to the gate electrode of the transfer MOS transistor to control the work function, there is a problem that the manufacturing cost increases. By adding the gate electrode in this way, the number of elements per pixel increases, resulting in a problem that high integration is hindered.

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光電変換装置の飽和電荷数や画像のキズ、ランダムノイズをはじめとする諸特性を向上させる光電変換装置の転送MOSトランジスタとフォトダイオード及びその製造方法を提供するものである。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems. The transfer MOS transistor and the photo diode of the photoelectric conversion device that improve various characteristics such as the number of saturated charges, image scratches, and random noise of the photoelectric conversion device. A diode and a method for manufacturing the same are provided.

上記課題を解決するために、本発明は、第1導電型の半導体基板と、当該第1導電型と反対導電型の第2導電型の第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記転送MOSトランジスタのチャネル不純物濃度が1E15から5E17cm3の範囲であり、前記第2の不純物領域は、深さが0.2から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.6μmの範囲に存在し、前記第3の不純物領域は、深さが0.05から1.0μmの範囲であり、かつ、不純物濃度は5E16から1E19cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極からの距離は0から0.5μmの範囲であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first conductivity type semiconductor substrate and a first conductivity type provided in a first impurity region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A photoelectric conversion element comprising a second impurity region and a third impurity region of a second conductivity type formed adjacent to the second impurity region, and disposed adjacent to the first impurity region, And a transfer MOS transistor for transferring charges accumulated in the second impurity region, wherein the channel impurity concentration of the transfer MOS transistor is in the range of 1E15 to 5E17 cm 3, and the second impurity region is 2.0μm from 0.2 depth and impurity concentration in the range of 1E18 cm -3 from 1E16, and a gate electrode under the gate electrode of the transfer MOS transistor It exists in the range 0 to 0.6μm from parts, the third impurity region is in the range from 0.05 to 1.0μm depth and impurity concentration in the range of 1E19 cm -3 from 5E16 The distance from the gate electrode of the transfer MOS transistor is in the range of 0 to 0.5 μm.

また、本発明は、さらに、前記第1の不純物領域は複数の不純物濃度ピークを有することを特徴とする。   Furthermore, the present invention is further characterized in that the first impurity region has a plurality of impurity concentration peaks.

また、本発明は、前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルをもつ第4及び第5の不純物領域を含み、前記第4の不純物領域は、深さが0.5から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は、1E16から2E17cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.4μmの範囲で存在し、前記第5の不純物領域は、深さが0.2から1.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に0.1から0.6μmの範囲で存在することを特徴とする。 The second impurity region may include fourth and fifth impurity regions having at least two different profiles, and the fourth impurity region may have a depth of 0.5 to 2.0 μm. And the impurity concentration is in the range of 1E16 to 2E17 cm −3 , and is present in the range of 0 to 0.4 μm from the end of the gate electrode below the gate electrode of the transfer MOS transistor, and the fifth impurity The region has a depth of 0.2 to 1.0 μm, an impurity concentration of 1E16 to 1E18 cm −3 , and 0.1 to 0.6 μm below the gate electrode of the transfer MOS transistor. It exists in the range.

また、本発明は、前記第1の不純物領域の複数の不純物濃度ピークは、第1の不純物濃度ピークは第2の不純物濃度ピークよりも大きく、該第1の不純物濃度ピークは第2の不純物濃度ピークよりも基板中の深い位置に形成されていることを特徴とする。   According to the present invention, the plurality of impurity concentration peaks in the first impurity region are such that the first impurity concentration peak is larger than the second impurity concentration peak, and the first impurity concentration peak is the second impurity concentration peak. It is characterized by being formed at a position deeper in the substrate than the peak.

また、本発明は、前記第1の不純物濃度ピークは、前記第2の不純物濃度ピークの3倍以上の不純物濃度であることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that the first impurity concentration peak has an impurity concentration that is three times or more of the second impurity concentration peak.

また、本発明は、n型の半導体基板と、p型の第1の不純物領域内に設けられたn型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成されたp型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するためのnMOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記第2の不純物領域を空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、0<V1<V2/2、−V2/
2<V3<0,V2/2<V4<V2であることを特徴とする。
The present invention also provides an n-type semiconductor substrate, an n-type second impurity region provided in the p-type first impurity region, and a p-type formed adjacent to the second impurity region. A photoelectric conversion element including the third impurity region, and an nMOS transistor disposed adjacent to the first impurity region and configured to transfer charges accumulated in the second impurity region. In the device, the voltage for depleting the second impurity region is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and the gate of the transfer MOS transistor during the charge transfer period When the potential is V4, 0 <V1 <V2 / 2, −V2 /
2 <V3 <0, V2 / 2 <V4 <V2.

また、本発明は、p型の半導体基板と、n型の第1の不純物領域内に設けられたp型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成されたn型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するためのpMOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記第2の不純物領域を空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、0<V1<V2/2、V2/2<V3<V2、−V2/2<V4<0であることを特徴とする。   The present invention also provides a p-type semiconductor substrate, a p-type second impurity region provided in the n-type first impurity region, and an n-type formed adjacent to the second impurity region. A photoelectric conversion element including the third impurity region, and a pMOS transistor disposed adjacent to the first impurity region and configured to transfer charges accumulated in the second impurity region. In the device, the voltage for depleting the second impurity region is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and the gate of the transfer MOS transistor during the charge transfer period When the potential is V4, 0 <V1 <V2 / 2, V2 / 2 <V3 <V2, and −V2 / 2 <V4 <0.

また、本発明は、前記電荷蓄積期間中は、前記第2の不純物領域から前記転送MOSトランジスタまで前記第2の不純物領域とは反対導電型の電荷が配された領域が連続的に形成されており、前記電荷転送期間中は、前記第2の不純物領域から前記転送MOSトランジスタのチャネル領域まで前記第2の不純物領域と同じ導電型の電荷領域が連続的に配置されることを特徴とする。   Further, according to the present invention, during the charge accumulation period, a region in which charges having a conductivity type opposite to that of the second impurity region are arranged continuously from the second impurity region to the transfer MOS transistor. In the charge transfer period, a charge region having the same conductivity type as that of the second impurity region is continuously arranged from the second impurity region to the channel region of the transfer MOS transistor.

また、本発明は、第1導電型の半導体基板と、前記第1導電型と反対導電型の第2導電型の複数の不純物濃度ピークを有する第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び前記第2の不純物領域に接して形成された第1導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第2の不純物領域に隣接して配置し、該第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置の製造方法であって、前記第2の不純物領域は複数の工程により形成し、当該複数の工程のうち、少なくとも一つの工程で形成された領域は、前記転送MOSトランジスタのゲー
ト電極下に存在するように形成され、前記第3の不純物領域はイオン注入により、前記転送MOSトランジスタのゲート電極に重ならないように形成されることを特徴とする。
The present invention also provides a first conductivity type semiconductor substrate and a first conductivity provided in a first impurity region having a plurality of impurity concentration peaks of a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A photoelectric conversion element including a second impurity region of a type and a third impurity region of a first conductivity type formed in contact with the second impurity region, and disposed adjacent to the second impurity region; A transfer MOS transistor for transferring the charge accumulated in the second impurity region, wherein the second impurity region is formed by a plurality of steps, Of the steps, the region formed in at least one step is formed so as to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor, and the third impurity region is formed by ion implantation to form a gate of the transfer MOS transistor. Characterized in that it is formed so as not to overlap the poles.

また、本発明は、前記第3の不純物領域は、前記半導体基板の法線方向に対して20から30度の角度の方向からイオン注入されることを特徴とする。   The third impurity region may be ion-implanted from a direction at an angle of 20 to 30 degrees with respect to a normal direction of the semiconductor substrate.

また、本発明は、前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルを有する第4及び第5の不純物領域を備え、当該第4の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から7度の角度の方向からイオン注入して形成され、前記第5の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から45度の角度の方向からイオン注入して形成されることを特徴とする。   In the present invention, the second impurity region includes fourth and fifth impurity regions having at least two different profiles, and the fourth impurity region exists under the gate electrode of the transfer MOS transistor. As described above, the fifth impurity region is formed under the gate electrode of the transfer MOS transistor, and is formed by ion implantation from a direction at an angle of 0 to 7 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate. It is characterized by being formed by ion implantation from an angle of 0 to 45 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate.

本発明によれば、転送MOSトランジスタがオンの時、すなわち電荷転送時にはフォトダイオードの電荷蓄積領域に蓄積された電荷のフローティングディフュージョン領域への転送効率が向上され、転送MOSトランジスタがオフの時、すなわち電荷蓄積時には暗電流発生の抑制が可能となり、転送効率の向上と電荷蓄積時の暗電流抑制を両立することができ、したがって、光電変換装置の飽和電荷数や画像のキズ、ランダムノイズをはじめとする諸特性を向上させることが可能となる。   According to the present invention, when the transfer MOS transistor is on, that is, during charge transfer, the transfer efficiency of the charge accumulated in the charge accumulation region of the photodiode to the floating diffusion region is improved, and when the transfer MOS transistor is off, that is, It is possible to suppress the generation of dark current during charge accumulation, and it is possible to achieve both improvement in transfer efficiency and suppression of dark current during charge accumulation.Therefore, the number of saturated charges in the photoelectric conversion device, image scratches, random noise, etc. It is possible to improve various characteristics.

本発明の一実施の形態としてのCMOSエリアセンサの断面図である。It is sectional drawing of the CMOS area sensor as one embodiment of this invention. 本発明の実施の形態としてのCMOSエリアセンサのフォトダイオードと転送MOSトランジスタの部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the part of the photodiode and transfer MOS transistor of the CMOS area sensor as embodiment of this invention was expanded. 本発明の実施の形態としてのCMOSエリアセンサの回路図である。It is a circuit diagram of a CMOS area sensor as an embodiment of the present invention. フォトダイオードからフローティングディフュージョン領域へ電荷を転送する特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic which transfers an electric charge from a photodiode to a floating diffusion area | region. 転送MOSトランジスタのオフ時ゲート電圧と暗電流の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gate voltage at the time of OFF of a transfer MOS transistor, and dark current. 本発明の実施形態の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態としての光電変換装置をスチルビデオカメラに適用した場合を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the case where the photoelectric conversion apparatus as embodiment of this invention is applied to a still video camera. 従来のCMOSエリアセンサの断面図である。It is sectional drawing of the conventional CMOS area sensor.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態を説明する断面模式図であり、CMOSエリアセンサのフォトダイオード部1と転送MOSトランジスタ部2を示したものである。   FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention, and shows a photodiode portion 1 and a transfer MOS transistor portion 2 of a CMOS area sensor.

なお、以下の実施の形態では、第1の導電型をN型とし、第2の導電型をP型としているが、これに限定されるものではなく、第1の導電型をP型とし、第2の導電型をN型としてもよい。   In the following embodiments, the first conductivity type is N-type and the second conductivity type is P-type. However, the present invention is not limited to this, and the first conductivity type is P-type. The second conductivity type may be an N type.

3はN型シリコン基板、4はP型ウエル(第1の不純物領域)であり、7は転送MOSトランジスタのゲート電極、8はフォトダイオードのN型電荷蓄積領域(第2の不純物領域)、9はフォトダイオードを埋め込み構造とするための表面P型領域(表面電荷再結合領域となる第3の不純物領域)、5は素子分離のためのフィールド酸化膜、10はN型電荷蓄積領域8からの電荷が転送されるフローティングディフュージョンとなるN型高濃度領域である。   3 is an N-type silicon substrate, 4 is a P-type well (first impurity region), 7 is a gate electrode of a transfer MOS transistor, 8 is an N-type charge storage region (second impurity region) of a photodiode, 9 Is a surface P-type region (third impurity region to be a surface charge recombination region) for embedding the photodiode, 5 is a field oxide film for element isolation, and 10 is from the N-type charge storage region 8 This is an N-type high concentration region serving as a floating diffusion to which charges are transferred.

11はゲート電極と第1の配線層を絶縁するシリコン酸化膜、12はコンタクトプラグ、13は第1の配線層、14は第1の配線層と第2の配線層を絶縁する層間絶縁膜、15は第2の配線層、16は第2の配線層と第3の配線層を絶縁する層間絶縁膜、17は第3の配線層、18はパッシベーション膜である。   11 is a silicon oxide film that insulates the gate electrode from the first wiring layer, 12 is a contact plug, 13 is the first wiring layer, 14 is an interlayer insulating film that insulates the first wiring layer and the second wiring layer, Reference numeral 15 denotes a second wiring layer, 16 denotes an interlayer insulating film that insulates the second wiring layer and the third wiring layer, 17 denotes a third wiring layer, and 18 denotes a passivation film.

さらに、パッシベーション膜18の上層に不図示のカラーフィルター層、感度向上のためのマイクロレンズを形成してもよい。   Further, a color filter layer (not shown) and a microlens for improving sensitivity may be formed on the passivation film 18.

本実施形態では配線層は3層形成したが、センサの仕様によっては、光学特性を確保する上で、配線層を1層又は2層としてもよい。   In this embodiment, three wiring layers are formed. However, depending on the specifications of the sensor, the wiring layers may be one layer or two layers in order to ensure optical characteristics.

図2は、本実施の形態のフォトダイオード部と転送MOSトランジスタ部を拡大した断面図である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the photodiode portion and the transfer MOS transistor portion of the present embodiment.

8のN型電荷蓄積領域は複数回(本実施の形態では2回)のイオン注入により形成されており、それぞれ、8A(第4の不純物領域)と8B(第5の不純物領域)で表している。70はゲート酸化膜である。   The N-type charge accumulation region 8 is formed by ion implantation multiple times (in this embodiment, twice), and is represented by 8A (fourth impurity region) and 8B (fifth impurity region), respectively. Yes. Reference numeral 70 denotes a gate oxide film.

本実施の形態としては、ゲート酸化膜70は厚さが4から20nmの範囲で形成され、転送MOSトランジスタのチャネル濃度、即ち、P型ウエル4の表面濃度は1E15から5E17cm−3の範囲で形成されている。 In this embodiment, the gate oxide film 70 is formed in a thickness range of 4 to 20 nm, and the channel concentration of the transfer MOS transistor, that is, the surface concentration of the P-type well 4 is formed in the range of 1E15 to 5E17 cm −3. Has been.

電荷蓄積領域8Aは0.5から2μmの深さで、ゲート電極のフォトダイオード側端からゲート電極下に存在するように配設され、ゲート電極端部から0から0.4μmの範囲に存在し、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲で形成される。 The charge storage region 8A has a depth of 0.5 to 2 μm and is disposed so as to exist under the gate electrode from the photodiode side end of the gate electrode, and exists in a range of 0 to 0.4 μm from the end of the gate electrode. The impurity concentration is in the range of 1E16 to 1E18 cm −3 .

電荷蓄積領域8Bは0.2から1μmの深さで、ゲート電極のフォトダイオード側端からゲート電極下に存在するように配設され、ゲート電極端部から0.1から0.6μmの範囲に存在し、不純物濃度は1E16から2E17cm−3の範囲で形成される。 The charge storage region 8B has a depth of 0.2 to 1 μm and is disposed so as to exist below the gate electrode from the photodiode side end of the gate electrode, and within a range of 0.1 to 0.6 μm from the gate electrode end. The impurity concentration is formed in the range of 1E16 to 2E17 cm −3 .

また、電荷蓄積領域を一つの不純物領域で形成する場合には、深さ0.2から2.0m、不純物濃度1E16から1E18cm−3で形成される。 When the charge storage region is formed of one impurity region, it is formed with a depth of 0.2 to 2.0 m and an impurity concentration of 1E16 to 1E18 cm −3 .

表面P型領域9は0.05から1μmの深さで、ゲート電極のフォトダイオード側端から離れるように(ゲート電極と重ならないように)配設され、ゲート電極端から表面P型領域9までの距離は0から0.5μm(0は含まない)であり、不純物濃度は5E16から1E19cm−3の範囲で形成される。 The surface P-type region 9 has a depth of 0.05 to 1 μm and is disposed away from the photodiode side end of the gate electrode (so as not to overlap the gate electrode), and from the gate electrode end to the surface P-type region 9 The distance is 0 to 0.5 μm (0 is not included), and the impurity concentration is in the range of 5E16 to 1E19 cm −3 .

図3は、本実施の形態のCMOSセンサの回路図である。   FIG. 3 is a circuit diagram of the CMOS sensor according to the present embodiment.

本実施の形態のCMOSセンサは回路図で示すと、図3のようになる。   The CMOS sensor of the present embodiment is shown in a circuit diagram as shown in FIG.

図4は、上記のような構造のフォトダイオードの電荷転送特性を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the charge transfer characteristics of the photodiode having the above structure.

図4のa点がフォトダイオードの空乏化電圧であり、電荷蓄積領域がほぼ完全に空乏化する電圧を示す。一般的にはフォトダイオードで蓄積できる飽和電荷数と相関がある。   A point a in FIG. 4 is a depletion voltage of the photodiode, and shows a voltage at which the charge accumulation region is almost completely depleted. In general, there is a correlation with the number of saturated charges that can be accumulated in a photodiode.

図4のb点は転送可能電圧であり、転送可能電圧以上の電圧を転送MOSトランジスタのゲート電極に印加すればフォトダイオードの電荷をフローティングディフュージョン領域に効率良く、更に場合によっては完全に転送することが可能である。   The point b in FIG. 4 is a transferable voltage. If a voltage higher than the transferable voltage is applied to the gate electrode of the transfer MOS transistor, the charge of the photodiode is efficiently transferred to the floating diffusion region, and in some cases, completely transferred. Is possible.

図5は、電荷蓄積中の転送MOSトランジスタのゲート電極に印加する電圧とフォトダイオードに蓄積する暗電流との関係を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the gate electrode of the transfer MOS transistor during charge accumulation and the dark current accumulated in the photodiode.

c点以下の電圧をゲート電極に印加することにより蓄積期間中に発生する暗電流を抑制することができる。   By applying a voltage below the point c to the gate electrode, dark current generated during the accumulation period can be suppressed.

本発明者らの検討の結果、本実施の形態では、上記記載を元に各電位をそれぞれ以下のように設定することによって、上記効果、すなわち転送効率の向上と電荷蓄積時の暗電流抑制の両立することが可能となる。   As a result of the study by the present inventors, in the present embodiment, by setting each potential as follows based on the above description, the above effects, that is, improvement of transfer efficiency and suppression of dark current during charge accumulation are achieved. It is possible to achieve both.

転送用MOSトランジスタがnMOSの場合には、受光部となるフォトダイオードを空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、0<V1<V2/2、−V2/2<V3<0,V2/2<V4<V2となる。ここで、空乏化電圧とはpn接合に印加する逆バイアスとなる電圧を示す。   When the transfer MOS transistor is an nMOS, the voltage for depleting the photodiode serving as the light receiving portion is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and during the charge transfer period When the gate potential of the transfer MOS transistor is V4, 0 <V1 <V2 / 2, −V2 / 2 <V3 <0, V2 / 2 <V4 <V2. Here, the depletion voltage refers to a reverse bias voltage applied to the pn junction.

また転送MOSトランジスタが、pMOSの場合には、空乏化電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、0<V1<V2/2、V2/2<V3<V2、−V2/2<V4<0である。   When the transfer MOS transistor is a pMOS, the depletion voltage is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge transfer period is Assuming V4, 0 <V1 <V2 / 2, V2 / 2 <V3 <V2, and −V2 / 2 <V4 <0.

図6は、本実施の形態の製造工程を示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the present embodiment.

n型半導体基板上に画素形成用のウエルを形成する。画素形成用のP型のウエル(第1の不純物領域)を形成するためのフォトレジストをパターニングし、イオン注入を行う。(図6−a)このとき、この画素領域のウエルは、以下のような複数層の構成となるような条件でイオン注入により形成する。   A well for pixel formation is formed on the n-type semiconductor substrate. A photoresist for forming a P-type well (first impurity region) for pixel formation is patterned and ion implantation is performed. (FIG. 6A) At this time, the well of this pixel region is formed by ion implantation under the condition that the following structure is formed.

最下部のウエル層507Aはその不純物濃度のピークがほぼ1×1017cm−3であり、ピークの深さはほぼ2.5μmのところにある。 The bottom well layer 507A has an impurity concentration peak of approximately 1 × 10 17 cm −3 and a peak depth of approximately 2.5 μm.

ウエル層507Bはその不純物濃度のピークがほぼ5×1015cm−3であり、ピークの深さはほぼ1.7μmのところにある。 The well layer 507B has an impurity concentration peak of approximately 5 × 10 15 cm −3 and a peak depth of approximately 1.7 μm.

ウエル層507Cはその不純物濃度のピークがほぼ5×1015cm−3であり、ピークの深さはほぼ1.0mのところにある。 The well layer 507C has an impurity concentration peak of approximately 5 × 10 15 cm −3 and a peak depth of approximately 1.0 m.

ウエル層507Dはその不純物濃度のピークがほぼ2×1016cm−3であり、ピークの深さはほぼ0.7μmのところにある。 The well layer 507D has an impurity concentration peak of approximately 2 × 10 16 cm −3 and a peak depth of approximately 0.7 μm.

一番浅い領域にはチャネル濃度を決定するためのウエル層507Eがあり、その不純物濃度のピークがほぼ3×1016cm−3でありピークの深さはほぼ0.1μmのところにある。 In the shallowest region, there is a well layer 507E for determining the channel concentration. The impurity concentration peak is approximately 3 × 10 16 cm −3 and the peak depth is approximately 0.1 μm.

ウエル層507Aから507Dの4層は以下のような機能をそれぞれもつ。   The four layers of well layers 507A to 507D have the following functions, respectively.

浅い部分に位置するウエル層507B〜507Dでは、光キャリアを画素内のフォトダイオードに導く繋ぎ部分を形成、さらに最も深い部分のウエル層507Aで、分光感度を決めるポテンシャルピークを形成する。   In the well layers 507B to 507D located in the shallow part, a connecting part for guiding optical carriers to the photodiode in the pixel is formed, and in the well layer 507A in the deepest part, a potential peak that determines the spectral sensitivity is formed.

ここで、最深部のウエル層507Aの濃度をウエル層507Bの濃度よりも大きく、好ましくは3倍以上の濃度、より好ましくは5倍以上とすることで、両者の間にポテンシャル障壁が形成され、入射した光により発生したキャリアを基板方向に損失することなく効率よくフォトダイオードに導くことができるため、感度の向上が可能となる。   Here, by setting the concentration of the deepest well layer 507A higher than the concentration of the well layer 507B, preferably 3 times or more, more preferably 5 times or more, a potential barrier is formed between them, Since the carriers generated by the incident light can be efficiently guided to the photodiode without losing in the substrate direction, the sensitivity can be improved.

また、ウエル層507D及び507Cの拡散層の濃度や深さを制御することにより、この後形成するN型電荷蓄積領域511で保持できる飽和電荷数を制御することもできる。   Further, by controlling the concentration and depth of the diffusion layers of the well layers 507D and 507C, the number of saturated charges that can be held in the N-type charge storage region 511 to be formed later can be controlled.

さらに、ウエル層507Eの拡散層の濃度や深さを制御することにより、フォトダイオードからフローティングディフュージョンへ電荷を転送する特性とオフ時の暗電流特性を両立させることができる。   Further, by controlling the concentration and depth of the diffusion layer of the well layer 507E, it is possible to achieve both the characteristics of transferring charges from the photodiode to the floating diffusion and the dark current characteristics when off.

感度向上にはより深いウエルを形成するほうが、光を吸収できるウエル層の容積が増えるため望ましいが、それを実現するためにイオン注入の回数を増加させることは、工期短縮という観点からは逸脱してしまう。   In order to improve sensitivity, it is desirable to form deeper wells because the volume of the well layer that can absorb light increases, but increasing the number of ion implantations to achieve this is a departure from the viewpoint of shortening the construction period. End up.

そこで、507A〜507Dのそれぞれのウエル層ではさまれた領域は反対導電型の領域がビルトインポテンシャルにより完全に空乏化しており、動作上問題とならないよう、各ウエル層507A〜507Dのイオン注入のエネルギーを設定することによってイオン注入回数を最低限でウエル層を形成することが可能となる。   Therefore, the energy of ion implantation of each of the well layers 507A to 507D is such that the region between the well layers 507A to 507D is completely depleted by the built-in potential because the region of opposite conductivity type is completely depleted. Therefore, it is possible to form a well layer with a minimum number of ion implantations.

本実施形態では、複数層からなるP型ウエル層507は3層の繋ぎウエル層507B〜507Dと最深部ウエル層とチャネル領域の5層構成であるが、繋ぎウエル層数は必要とする感度に応じてウエル深さを設定するべきものであるため、その層数の上限は特に設定されない。   In the present embodiment, the P-type well layer 507 composed of a plurality of layers has a five-layer structure of three connecting well layers 507B to 507D, the deepest well layer, and the channel region. The number of connecting well layers depends on the required sensitivity. Since the well depth should be set accordingly, the upper limit of the number of layers is not particularly set.

また、少なくとも二層の繋ぎウエルを形成すれば、感度向上の効果は得られる。   Further, if at least two layers of connecting wells are formed, the effect of improving the sensitivity can be obtained.

引き続き、回路駆動のためのデバイス形成領域(周辺回路領域)となるP型ウエル508及びN型ウエル509をそれぞれ異なるのフォトマスクを使用し、パターニングを行い、不純物を導入することで形成する。(図6−b)
ここで、画素領域及び周辺回路領域は、独立に形成しても、画素領域と共用でも可能である。また、画素領域及び周辺回路領域の形成順序は、入れ替わっていても問題ない。
Subsequently, the P-type well 508 and the N-type well 509, which are device forming regions (peripheral circuit regions) for circuit driving, are formed by patterning using different photomasks and introducing impurities. (Fig. 6b)
Here, the pixel region and the peripheral circuit region can be formed independently or shared with the pixel region. Further, there is no problem even if the order of forming the pixel region and the peripheral circuit region is changed.

次に、ゲート酸化膜を7から20nmの厚さになるように形成した後に、ポリシリコンを堆積し、フォトレジストを所望の形状パターニングすることにより、ポリシリコン電極510を形成する。(図6−c)
次に、イオン注入により、フォトダイオードN型電荷蓄積領域511(第2の不純物領域)を形成する。
Next, after a gate oxide film is formed to a thickness of 7 to 20 nm, polysilicon is deposited and a photoresist is patterned in a desired shape to form a polysilicon electrode 510. (Fig. 6c)
Next, a photodiode N-type charge storage region 511 (second impurity region) is formed by ion implantation.

このとき、N型領域は転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように半導体基板の法線方向に対して傾いた方向から打ち込み、その角度は0度から7度の範囲である。   At this time, the N-type region is implanted from a direction inclined with respect to the normal direction of the semiconductor substrate so as to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor, and the angle ranges from 0 degrees to 7 degrees.

加速エネルギーは打ち込むイオン種がAsの場合は350から1000keVの範囲であり、打ち込みイオン種がPhの場合は250から750keVの範囲である。   The acceleration energy ranges from 350 to 1000 keV when the ion species to be implanted is As, and ranges from 250 to 750 keV when the ion species to be implanted is Ph.

この範囲で転送MOSトランジスタの直下にイオン種が突き抜けないように、ポリシリコンやマスク材料の膜厚を適性に選択する。   In this range, the film thickness of the polysilicon and the mask material is appropriately selected so that the ion species do not penetrate directly under the transfer MOS transistor.

さらに、上記の打ち込む拡散層より浅い領域にAsか、Phか、Sbをイオン注入すると転送特性がより制御しやすくなる。   Further, if As, Ph, or Sb is ion-implanted in a region shallower than the diffusion layer to be implanted, the transfer characteristics can be controlled more easily.

浅い拡散層のイオン注入条件は深い拡散層を形成するときの条件の約1/2の加速エネルギーでイオン注入することが好ましい。   The ion implantation conditions for the shallow diffusion layer are preferably such that the ion implantation is performed with an acceleration energy that is about ½ of the conditions for forming the deep diffusion layer.

また、打ち込む方向は転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように行い、その角度は0度から45度の範囲である。   The direction of implantation is performed so as to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor, and the angle is in the range of 0 to 45 degrees.

次に、表面電荷蓄積領域(第3の半導体領域)をB又はBF2のイオン注入により形成する。   Next, a surface charge accumulation region (third semiconductor region) is formed by ion implantation of B or BF2.

このとき、P型領域は転送MOSトランジスタのゲート電極から離れる方向に(ゲート電極と重ならないように)打ち込み、その角度は半導体基板の法線方向から7度から45度傾いた方向範囲である。   At this time, the P-type region is implanted in a direction away from the gate electrode of the transfer MOS transistor (so as not to overlap the gate electrode), and the angle is in a direction range inclined by 7 to 45 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate.

以上の実施の形態でさらに詳細に条件を設定すると、例えば、ゲート酸化膜の厚さが15nm、ゲート電極の厚さが300nm、チャネル濃度が3E16cm−3のとき、P型領域を形成する条件はイオン種がBで加速エネルギーが15keV、注入量が5E13から1E14cm−2、打ち込み角度が転送MOSトランジスタのゲート電極から離れる方向に20から30度の範囲で製造すると、転送特性と暗電流特性の良好な両立が達成できる。 When conditions are set in more detail in the above embodiment, for example, when the thickness of the gate oxide film is 15 nm, the thickness of the gate electrode is 300 nm, and the channel concentration is 3E16 cm −3 , the conditions for forming the P-type region are as follows: When the ion species is B, the acceleration energy is 15 keV, the implantation amount is 5E13 to 1E14 cm-2, and the implantation angle is 20 to 30 degrees in the direction away from the gate electrode of the transfer MOS transistor, the transfer characteristics and the dark current characteristics are good. Can be achieved.

本実施の形態によると、図4の空乏化電圧(電圧a)は0.9から1.6V、転送可能電圧(電圧b)は2.5から3.5V、図5の暗電流抑制電圧(電圧c)は−1.5から−0.5Vの範囲で制御可能であり、転送特性と暗電流抑制の両立が可能である。   According to the present embodiment, the depletion voltage (voltage a) in FIG. 4 is 0.9 to 1.6 V, the transferable voltage (voltage b) is 2.5 to 3.5 V, and the dark current suppression voltage (FIG. The voltage c) can be controlled in the range of -1.5 to -0.5 V, and both transfer characteristics and dark current suppression can be achieved.

本実施形態はフォトダイオードに電子を蓄積する構造について説明したが、正孔を蓄積する構造でも同様の効果がある。その場合は、P型層とN型層を全て逆に形成すればよい。   In the present embodiment, the structure for accumulating electrons in the photodiode has been described, but the structure for accumulating holes has the same effect. In that case, all of the P-type layer and the N-type layer may be formed in reverse.

また、本実施形態はCMOSエリアセンサに関して説明したが、CCDに適用しても同様の効果がある。その場合は、フローティングディフュージョン10領域がVCCDに置き換わる。   Although the present embodiment has been described with reference to a CMOS area sensor, the same effect can be obtained when applied to a CCD. In that case, the floating diffusion 10 area is replaced with the VCCD.

コンタクト開口工程以降の製造方法は、従来のCMOSエリアセンサと同様であるので、省略する。   Since the manufacturing method after the contact opening process is the same as that of the conventional CMOS area sensor, the description thereof is omitted.

また、フォトダイオード部のウエル層を複数層とし、最深ウエル層の濃度をその上部のウエル層の濃度より高くすることによって、ウエル層で吸収された光キャリアを基板方向に損失することなく効率よくフォトダイオードに導くことができ、感度が向上するようになった。   In addition, by forming a plurality of well layers in the photodiode portion and making the concentration of the deepest well layer higher than that of the upper well layer, optical carriers absorbed in the well layer are efficiently lost without losing in the substrate direction. It can be led to a photodiode, and the sensitivity is improved.

次に、上記の実施形態の光電変換装置を用いた撮像システムについて説明する。   Next, an imaging system using the photoelectric conversion device of the above embodiment will be described.

図7に基づいて、本発明の光電変換装置をスチルカメラに適用した場合の一例について詳述する。   Based on FIG. 7, an example when the photoelectric conversion apparatus of the present invention is applied to a still camera will be described in detail.

図7は本発明の光電変換装置を“スチルビデオカメラ”に適用した場合を示すブロック図である。上記の実施の形態の光電変換装置は、固体撮像素子104として説明する。   FIG. 7 is a block diagram showing a case where the photoelectric conversion device of the present invention is applied to a “still video camera”. The photoelectric conversion device of the above embodiment will be described as the solid-state imaging element 104.

図7において、101はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、102は被写体の光学像を固体撮像素子104に結像させるレンズ、103はレンズ102を通った光量を可変するための絞り、104はレンズ102で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、106は固体撮像素子104より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うA/D変換器、107はA/D変換器106より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部、108は固体撮像素子104、撮像信号処理回路105、A/D変換器106及び信号処理部107に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部、109は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部、110は画像データを一時的に記憶するためのメモリ部、111は記録媒体に記録又は読み出しを行うためのインターフェース部、112は画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、113は外部コンピュータ等と通信するためのインターフェース部である。   In FIG. 7, 101 is a barrier that serves as a lens switch and a main switch, 102 is a lens that forms an optical image of a subject on the solid-state image sensor 104, 103 is a diaphragm for changing the amount of light passing through the lens 102, and 104 is A solid-state image sensor for capturing an object imaged by the lens 102 as an image signal, 106 an A / D converter that performs analog-digital conversion of an image signal output from the solid-state image sensor 104, and 107 an A / D converter A signal processing unit 108 performs various corrections on the image data output from the device 106 and compresses the data. A solid-state imaging device 104, an imaging signal processing circuit 105, an A / D converter 106, and a signal processing unit 107 have A timing generator 109 for outputting a timing signal is an overall control / operation unit for controlling various operations and the entire still video camera. 110, a memory unit for temporarily storing image data, 111 an interface unit for recording or reading on a recording medium, and 112 a detachable semiconductor memory for recording or reading image data A recording medium 113 is an interface unit for communicating with an external computer or the like.

次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラの動作について、説明する。   Next, the operation of the still video camera at the time of shooting in the above configuration will be described.

バリア101がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、A/D変換器106などの撮像系回路の電源がオンされる。   When the barrier 101 is opened, the main power supply is turned on, the control system power supply is turned on, and the power supply of the imaging system circuit such as the A / D converter 106 is turned on.

それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部109は絞り103を開放にし、固体撮像素子104から出力された信号はA/D変換器106で変換された後、信号処理部107に入力される。そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部109で行う。   Then, in order to control the exposure amount, the overall control / arithmetic unit 109 opens the diaphragm 103, and the signal output from the solid-state imaging device 104 is converted by the A / D converter 106 and then sent to the signal processing unit 107. Entered. Based on this data, exposure calculation is performed by the overall control / calculation unit 109.

この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部109は絞りを制御する。   The brightness is determined based on the result of the photometry, and the overall control / calculation unit 109 controls the aperture according to the result.

次に、固体撮像素子104から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部109で行う。   Next, based on the signal output from the solid-state image sensor 104, the high-frequency component is extracted and the distance to the subject is calculated by the overall control / calculation unit 109.

その後、レンズを駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズを駆動し測距を行う。   Thereafter, the lens is driven to determine whether or not it is in focus. If it is determined that the lens is not in focus, the lens is driven again to perform distance measurement.

そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子104から出力された画像信号はA/D変換器106でA−D変換され、信号処理部107を通り全体制御・演算109によりメモリ部に書き込まれる。   Then, after the in-focus state is confirmed, the main exposure starts. When the exposure is completed, the image signal output from the solid-state image sensor 104 is A / D converted by the A / D converter 106 and is written to the memory unit by the overall control / calculation 109 through the signal processing unit 107.

その後、メモリ部110に蓄積されたデータは、全体制御・演算部109の制御により記録媒体制御I/F部を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体112に記録される。又、外部I/F部113を通り直接コンピュータなどに入力して画像の加工を行ってもよい。   Thereafter, the data stored in the memory unit 110 is recorded on a removable recording medium 112 such as a semiconductor memory through the recording medium control I / F unit under the control of the overall control / arithmetic unit 109. Further, the image may be processed by directly inputting to a computer or the like through the external I / F unit 113.

本発明はCCDやCMOSエリアセンサの感度を向上できるので、好感度のスチルカメラやビデオカメラに用いることができる。   Since the present invention can improve the sensitivity of a CCD or CMOS area sensor, it can be used for a still camera or a video camera with good sensitivity.

1、301、502 フォトダイオード
2、302 電荷転送用MOSトランジスタ
3、303、501 半導体基板
4、304、507 P型ウエル
4A〜4D、507A〜507E ウエル層
5、305、505 フィールド酸化膜
6、306、506 チャンネルストップ層
7、307、510 転送用MOSゲート電極
70 転送用MOSゲート酸化膜
8、8A、8B、308、511 フォトダイオードN型電荷蓄積領域
9、309、512 表面P型領域
10、310 ドレインn型高濃度領域
11、311 シリコン酸化膜
12、312 コンタクトプラグ
13、313 メタル第1層
14、314 メタル第1層とメタル第2層層間絶縁膜
15、315 メタル第2層
16、316 メタル第2層とメタル第3層層間絶縁膜
17、317 メタル第3層
18、318 パッシベーション膜
1, 301, 502 Photodiode 2, 302 Charge transfer MOS transistor 3, 303, 501 Semiconductor substrate 4, 304, 507 P-type well 4A-4D, 507A-507E Well layer 5, 305, 505 Field oxide film 6,306 , 506 Channel stop layer 7, 307, 510 Transfer MOS gate electrode 70 Transfer MOS gate oxide film 8, 8A, 8B, 308, 511 Photodiode N-type charge storage region 9, 309, 512 Surface P-type region 10, 310 Drain n-type high concentration region 11, 311 Silicon oxide film 12, 312 Contact plug 13, 313 Metal first layer 14, 314 Metal first layer and metal second layer interlayer insulating film 15, 315 Metal second layer 16, 316 Metal Second layer and metal third layer interlayer insulation film 17, 317 Metal third layer 18, 318 Passivation film

本発明は、光電変換装置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion device.

本明細書に記載された発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光電変換装置の飽和電荷数や画像のキズ、ランダムノイズをはじめとする諸特性を向上させる光電変換装置の転送MOSトランジスタとフォトダイオード及びその製造方法を提供する。 The invention described in this specification has been made to solve the above-described problems, and is a transfer of a photoelectric conversion device that improves various characteristics such as the number of saturated charges of the photoelectric conversion device, image scratches, and random noise. A MOS transistor, a photodiode, and a method for manufacturing the same are provided.

本明細書に記載された発明の1つは、第1導電型の半導体基板と、当該第1導電型と反対導電型の第2導電型の第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記転送MOSトランジスタのチャネル不純物濃度が1E15から5E17cm3の範囲であり、前記第2の不純物領域は、深さが0.2から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.6μmの範囲に存在し、前記第3の不純物領域は、深さが0.05から1.0μmの範囲であり、かつ、不純物濃度は5E16から1E19cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極からの距離は0から0.5μmの範囲であることを特徴とする。 One of the invention described herein includes a semiconductor substrate of a first conductivity type, a first conductive provided on the first conductivity type opposite to conductivity type second conductive type first impurity region of the A photoelectric conversion element including a second impurity region of a type and a third impurity region of a second conductivity type formed adjacent to the second impurity region; and disposed adjacent to the first impurity region. And a transfer MOS transistor for transferring the charge accumulated in the second impurity region, the channel impurity concentration of the transfer MOS transistor is in the range of 1E15 to 5E17 cm 3, and impurity region is 2.0μm from 0.2 depth and impurity concentration in the range of 1E18 cm -3 from 1E16, and gate electrode terminal under the gate electrode of the transfer MOS transistor There range from 0 to 0.6μm from the third impurity region is in the range of 1.0μm from 0.05 depth and impurity concentration in the range of 1E19 cm -3 from 5E16, The distance from the gate electrode of the transfer MOS transistor is in the range of 0 to 0.5 μm.

また、本明細書に記載された発明の1つは、さらに、前記第1の不純物領域は複数の不純物濃度ピークを有することを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is further characterized in that the first impurity region has a plurality of impurity concentration peaks.

また、本明細書に記載された発明の1つは、前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルをもつ第4及び第5の不純物領域を含み、前記第4の不純物領域は、深さが0.5から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は、1E16から2E17cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.4μmの範囲で存在し、前記第5の不純物領域は、深さが0.2から1.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に0.1から0.6μmの範囲で存在することを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is that the second impurity region includes fourth and fifth impurity regions having at least two different profiles, and the fourth impurity region has a depth. Is 0.5 to 2.0 μm, the impurity concentration is in the range of 1E16 to 2E17 cm −3 , and is in the range of 0 to 0.4 μm from the end of the gate electrode under the gate electrode of the transfer MOS transistor. The fifth impurity region has a depth of 0.2 to 1.0 μm, an impurity concentration in the range of 1E16 to 1E18 cm −3 , and below the gate electrode of the transfer MOS transistor It exists in the range of 0.1 to 0.6 μm.

また、本明細書に記載された発明の1つは、前記第1の不純物領域の複数の不純物濃度ピークのうち、第1の不純物濃度ピークは第2の不純物濃度ピークよりも大きく、該第1の不純物濃度ピークは第2の不純物濃度ピークよりも基板中の深い位置に形成されていることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is that, among the plurality of impurity concentration peaks in the first impurity region, the first impurity concentration peak is larger than the second impurity concentration peak. The impurity concentration peak is formed deeper in the substrate than the second impurity concentration peak.

また、本明細書に記載された発明の1つは、前記第1の不純物濃度ピークが、前記第2の不純物濃度ピークの3倍以上の不純物濃度であることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is characterized in that the first impurity concentration peak has an impurity concentration three times or more that of the second impurity concentration peak.

また、本明細書に記載された発明の1つは、n型の半導体基板と、p型の第1の不純物領域内に設けられたn型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成されたp型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するためのnMOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記第2の不純物領域を空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、0<V1<V2/2、−V2/2<V3<0,V2/2<V4<V2であることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is an n-type semiconductor substrate, an n-type second impurity region provided in the p-type first impurity region, and the second impurity region. And a photoelectric conversion element having a p-type third impurity region formed adjacent to the first impurity region, and a charge disposed in the second impurity region disposed adjacent to the first impurity region. In this photoelectric conversion device, the voltage for depleting the second impurity region is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and charge transfer If the gate potential of the transfer MOS transistor during the period is V4, 0 <V1 <V2 / 2, −V2 / 2 <V3 <0, V2 / 2 <V4 <V2.

また、本明細書に記載された発明の1つは、p型の半導体基板と、n型の第1の不純物領域内に設けられたp型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成されたn型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するためのpMOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記第2の不純物領域を空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、0<V1<V2/2、V2/2<V3<V2、−V2/2<V4<0であることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is a p-type semiconductor substrate, a p-type second impurity region provided in the n-type first impurity region, and the second impurity region. A photoelectric conversion element including an n-type third impurity region formed adjacent to the first impurity region, and a charge disposed in the second impurity region disposed adjacent to the first impurity region. In this photoelectric conversion device, the voltage for depleting the second impurity region is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and charge transfer If the gate potential of the transfer MOS transistor during the period is V4, 0 <V1 <V2 / 2, V2 / 2 <V3 <V2, and −V2 / 2 <V4 <0.

また、本明細書に記載された発明の1つは、前記電荷蓄積期間中は、前記第2の不純物領域から前記転送MOSトランジスタまで前記第2の不純物領域とは反対導電型の電荷が配された領域が連続的に形成されており、前記電荷転送期間中は、前記第2の不純物領域から前記転送MOSトランジスタのチャネル領域まで前記第2の不純物領域と同じ導電型の電荷領域が連続的に配置されることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is that, during the charge accumulation period, charges having a conductivity type opposite to that of the second impurity region are arranged from the second impurity region to the transfer MOS transistor. In the charge transfer period, a charge region having the same conductivity type as the second impurity region is continuously formed from the second impurity region to the channel region of the transfer MOS transistor during the charge transfer period. It is characterized by being arranged.

また、本明細書に記載された発明の1つは、第1導電型の半導体基板と、前記第1導電型と反対導電型の第2導電型の複数の不純物濃度ピークを有する第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び前記第2の不純物領域に接して形成された第1導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第2の不純物領域に隣接して配置し、該第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置の製造方法であって、前記第2の不純物領域は複数の工程により形成し、当該複数の工程のうち、少なくとも一つの工程で形成された領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように形成され、前記第3の不純物領域はイオン注入により、前記転送MOSトランジスタのゲート電極に重ならないように形成されることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is a first impurity having a plurality of impurity concentration peaks of a first conductivity type semiconductor substrate and a second conductivity type opposite to the first conductivity type. A photoelectric conversion element comprising a first conductivity type second impurity region provided in the region and a first conductivity type third impurity region formed in contact with the second impurity region; A transfer MOS transistor disposed adjacent to the impurity region and configured to transfer the charge accumulated in the second impurity region, wherein the second impurity region includes a plurality of the second impurity regions. The region formed in at least one of the plurality of steps is formed to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor, and the third impurity region is formed by ion implantation. , Transfer M Characterized in that it is formed so as not to overlap with the gate electrode of the S transistor.

また、本明細書に記載された発明の1つは、前記第3の不純物領域は、前記半導体基板の法線方向に対して20から30度の角度の方向からイオン注入されることを特徴とする。 One of the inventions described in this specification is characterized in that the third impurity region is ion-implanted from a direction at an angle of 20 to 30 degrees with respect to a normal direction of the semiconductor substrate. To do.

また、本明細書に記載された発明の1つは、前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルを有する第4及び第5の不純物領域を備え、当該第4の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から7度の角度の方向からイオン注入して形成され、前記第5の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から45度の角度の方向からイオン注入して形成されることを特徴とする。 Also, one of the invention described herein, the fourth and fifth includes an impurity region of the fourth impurity region of a second impurity region of at least two different profiles, the transfer The fifth impurity region is formed by ion implantation from a direction of an angle of 0 to 7 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate so that the fifth impurity region exists under the gate electrode of the MOS transistor. It is characterized by being formed by ion implantation from a direction of an angle of 0 to 45 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate so as to exist under the electrode.

明細書に記載された発明の1つによれば、転送MOSトランジスタがオンの時、すなわち電荷転送時にはフォトダイオードの電荷蓄積領域に蓄積された電荷のフローティングディフュージョン領域への転送効率が向上され、転送MOSトランジスタがオフの時、すなわち電荷蓄積時には暗電流発生の抑制が可能となり、転送効率の向上と電荷蓄積時の暗電流抑制を両立することができ、したがって、光電変換装置の飽和電荷数や画像のキズ、ランダムノイズをはじめとする諸特性を向上させることが可能となる。 According to one of the inventions described in this specification, when the transfer MOS transistor is turned on, that is, at the time of charge transfer, the transfer efficiency of the charge accumulated in the charge accumulation region of the photodiode to the floating diffusion region is improved, When the transfer MOS transistor is off, that is, when the charge is accumulated, dark current generation can be suppressed, and both transfer efficiency can be improved and dark current can be suppressed during charge accumulation. Various characteristics such as image scratches and random noise can be improved.

Claims (12)

第1導電型の半導体基板と、
当該第1導電型と反対導電型の第2導電型の第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、
前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、
前記転送MOSトランジスタのチャネル不純物濃度が1E15から5E17cm−3の範囲であり、
前記第2の不純物領域は、深さが0.2から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.6μmの範囲に存在し、
前記第3の不純物領域は、深さが0.05から1.0μmの範囲であり、かつ、不純物濃度は5E16から1E19cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタの
ゲート電極からの距離は0から0.5μmの範囲であることを特徴とする光電変換装置。
A first conductivity type semiconductor substrate;
A second impurity region of a first conductivity type provided in a first impurity region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type and a second impurity region formed adjacent to the second impurity region. A photoelectric conversion element comprising a third impurity region of two conductivity types;
A transfer MOS transistor disposed adjacent to the first impurity region and configured to transfer a charge accumulated in the second impurity region;
The channel impurity concentration of the transfer MOS transistor is in the range of 1E15 to 5E17 cm −3 ;
The second impurity region has a depth of 0.2 to 2.0 μm, an impurity concentration in the range of 1E16 to 1E18 cm −3 , and a gate electrode end below the gate electrode of the transfer MOS transistor Existing in the range of 0 to 0.6 μm,
The depth of the third impurity region is in the range of 0.05 to 1.0 μm, the impurity concentration is in the range of 5E16 to 1E19 cm −3 , and the distance from the gate electrode of the transfer MOS transistor Is a range of 0 to 0.5 μm.
さらに、前記第1の不純物領域は複数の不純物濃度ピークを有することを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the first impurity region has a plurality of impurity concentration peaks. 前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルをもつ第4及び第5の不純物領域を含み、
前記第4の不純物領域は、深さが0.5から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は、1E16から2E17cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.4μmの範囲で存在し、
前記第5の不純物領域は、深さが0.2から1.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に0.1から0.6μmの範囲で存在することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の光電変換装置。
The second impurity region includes fourth and fifth impurity regions having at least two different profiles;
The fourth impurity region has a depth of 0.5 to 2.0 μm, an impurity concentration in the range of 1E16 to 2E17 cm −3 , and a gate electrode under the gate electrode of the transfer MOS transistor. Exists in the range from 0 to 0.4 μm from the extreme part,
The fifth impurity region has a depth of 0.2 to 1.0 μm, an impurity concentration in the range of 1E16 to 1E18 cm −3 , and 0.1 below the gate electrode of the transfer MOS transistor. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion device exists in a range of from 0.6 to 0.6 μm.
前記第1の不純物領域の複数の不純物濃度ピークは、第1の不純物濃度ピークは第2の不純物濃度ピークよりも大きく、該第1の不純物濃度ピークは第2の不純物濃度ピークよりも基板中の深い位置に形成されていることを特徴とする請求項2記載の光電変換装置。   The plurality of impurity concentration peaks in the first impurity region are such that the first impurity concentration peak is larger than the second impurity concentration peak, and the first impurity concentration peak is larger in the substrate than the second impurity concentration peak. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the photoelectric conversion device is formed at a deep position. 前記第1の不純物濃度ピークは、前記第2の不純物濃度ピークの3倍以上の不純物濃度であることを特徴とする請求項4記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 4, wherein the first impurity concentration peak has an impurity concentration that is three times or more the second impurity concentration peak. n型の半導体基板と、p型の第1の不純物領域内に設けられたn型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成されたp型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するためのnMOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、
前記第2の不純物領域を空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、
0<V1<V2/2、−V2/2<V3<0,V2/2<V4<V2であることを特徴とする光電変換装置。
An n-type semiconductor substrate, an n-type second impurity region provided in the p-type first impurity region, and a p-type third impurity region formed adjacent to the second impurity region A photoelectric conversion device comprising: a photoelectric conversion element comprising: an nMOS transistor disposed adjacent to the first impurity region and transferring charges accumulated in the second impurity region;
The voltage for depleting the second impurity region is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge transfer period is V4. Then,
A photoelectric conversion device, wherein 0 <V1 <V2 / 2, −V2 / 2 <V3 <0, V2 / 2 <V4 <V2.
p型の半導体基板と、n型の第1の不純物領域内に設けられたp型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成されたn型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するためのpMOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、
前記第2の不純物領域を空乏化させるための電圧をV1、電源電圧をV2、電荷蓄積期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV3、電荷転送期間中の前記転送MOSトランジスタのゲート電位をV4とすると、
0<V1<V2/2、V2/2<V3<V2、−V2/2<V4<0であることを特徴とする光電変換装置。
A p-type semiconductor substrate, a p-type second impurity region provided in the n-type first impurity region, and an n-type third impurity region formed adjacent to the second impurity region A photoelectric conversion device comprising: a photoelectric conversion element comprising: a pMOS transistor disposed adjacent to the first impurity region and transferring the charge accumulated in the second impurity region;
The voltage for depleting the second impurity region is V1, the power supply voltage is V2, the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge accumulation period is V3, and the gate potential of the transfer MOS transistor during the charge transfer period is V4. Then,
A photoelectric conversion device, wherein 0 <V1 <V2 / 2, V2 / 2 <V3 <V2, and −V2 / 2 <V4 <0.
前記電荷蓄積期間中は、前記第2の不純物領域から前記転送MOSトランジスタまで前記第2の不純物領域とは反対導電型の電荷が配された領域が連続的に形成されており、前記電荷転送期間中は、前記第2の不純物領域から前記転送MOSトランジスタのチャネル領域まで前記第2の不純物領域と同じ導電型の電荷領域が連続的に配置されることを特徴とする請求項6または7のいずれかに記載の光電変換装置。   During the charge accumulation period, a region in which charges having a conductivity type opposite to that of the second impurity region are continuously formed from the second impurity region to the transfer MOS transistor. The charge transfer period 8. The charge region of the same conductivity type as the second impurity region is continuously arranged from the second impurity region to the channel region of the transfer MOS transistor. The photoelectric conversion apparatus of crab. 第1導電型の半導体基板と、
前記第1導電型と反対導電型の第2導電型の複数の不純物濃度ピークを有する第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び前記第2の不純物領域に接して形成された第1導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、
前記第2の不純物領域に隣接して配置し、該第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置の製造方法であって、
前記第2の不純物領域は複数の工程により形成し、当該複数の工程のうち、少なくとも一つの工程で形成された領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように形成され、
前記第3の不純物領域はイオン注入により、前記転送MOSトランジスタのゲート電極に重ならないように形成されることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
A first conductivity type semiconductor substrate;
A second impurity region of the first conductivity type provided in the first impurity region having a plurality of impurity concentration peaks of the second conductivity type opposite to the first conductivity type and the second impurity region; A photoelectric conversion element comprising a first impurity region of the first conductivity type formed in contact;
A transfer MOS transistor disposed adjacent to the second impurity region and configured to transfer charges accumulated in the second impurity region, and a method for manufacturing a photoelectric conversion device,
The second impurity region is formed by a plurality of steps, and a region formed by at least one of the plurality of steps is formed to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor,
The method of manufacturing a photoelectric conversion device, wherein the third impurity region is formed by ion implantation so as not to overlap a gate electrode of the transfer MOS transistor.
前記第3の不純物領域は、前記半導体基板の法線方向に対して20から30度の角度の方向からイオン注入されることを特徴とする請求項9記載の光電変換装置の製造方法。   10. The method of manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 9, wherein the third impurity region is ion-implanted from a direction at an angle of 20 to 30 degrees with respect to a normal direction of the semiconductor substrate. 前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルを有する第4及び第5の不純物領域を備え、
当該第4の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から7度の角度の方向からイオン注入して形成され、
前記第5の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から45度の角度の方向からイオン注入して形成されることを特徴とする請求項9記載の光電変換装置の製造方法。
The second impurity region comprises fourth and fifth impurity regions having at least two different profiles;
The fourth impurity region is formed by ion implantation from an angle of 0 to 7 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate so as to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor,
The fifth impurity region is formed by ion implantation from an angle of 0 to 45 degrees from the normal direction of the semiconductor substrate so as to exist under the gate electrode of the transfer MOS transistor. The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of Claim 9.
請求項1から7のいずれかに記載の光電変換装置と、当該光電変換装置へ光を結像する光学系と、当該光電変換装置からの出力信号を処理する信号処理回路と、を備えることを特徴とする撮像システム。   A photoelectric conversion device according to claim 1, an optical system that forms an image of light on the photoelectric conversion device, and a signal processing circuit that processes an output signal from the photoelectric conversion device. A characteristic imaging system.
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