JP2016051813A - Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device, imaging device and imaging device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device, imaging device and imaging device manufacturing method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor device having a JFET (Junction FET) which can inhibit characteristic fluctuation due to positional deviation of a mask pattern of JFET while achieving refinement of an element.SOLUTION: A manufacturing method of a junction field effect transistor comprises: a first process of forming on a semiconductor substrate 100 where a first conductivity type first semiconductor region 121 which forms a gate region of the junction field effect transistor is arranged, a contact hole 106 included in the first semiconductor region 121 in plan view; a second process of implanting an impurity having a second conductivity type opposite to the first conductivity type through the contact hole 106 to form a second conductivity type second semiconductor region 204 which forms one of a source region and a drain region of the junction field effect transistor; and a third process of forming in the contact hole, a conductor 207 electrically connected to the second semiconductor region.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、半導体装置、撮像装置および撮像装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device, an imaging device, and an imaging device manufacturing method.

半導体装置として接合型電界効果トランジスタ(JFET)を有するものが知られている。JFETの製造方法として、特許文献1では、ソース領域に電気的に接続されるコンタクトプラグよりも、ソース領域を大きく形成する構成が開示されている。   A semiconductor device having a junction field effect transistor (JFET) is known. As a method for manufacturing a JFET, Patent Document 1 discloses a configuration in which a source region is formed larger than a contact plug electrically connected to the source region.

特開2004−63650号公報JP 2004-63650 A

JFETはソース領域とゲート領域とがPN接合を構成するように隣接して配される。特許文献1に記載されたJFETは、ソース領域に接続されるコンタクトプラグに対してソース領域を大きくすることで、ゲート領域とコンタクトプラグとが接触し、短絡することを抑制できる。しかしながら、ソース領域を大きくするためにJFETの微細化という観点ではさらに検討が必要であった。ドレイン領域もゲート領域とPN接合を構成するように隣接して配されるために同様のことが言える。   JFETs are arranged adjacent to each other so that a source region and a gate region form a PN junction. The JFET described in Patent Document 1 can suppress a short-circuit between the gate region and the contact plug by making the source region larger than the contact plug connected to the source region. However, in order to enlarge the source region, further examination is necessary from the viewpoint of miniaturization of the JFET. The same can be said because the drain region is also arranged adjacent to the gate region so as to form a PN junction.

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、素子を微細化しつつ、ソース領域もしくはドレイン領域と、ゲート領域との短絡を抑制可能なJFETを有する半導体装置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 method of manufacturing a semiconductor device having a JFET capable of suppressing a short circuit between a source region or a drain region and a gate region while miniaturizing an element.

本発明は、接合型電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、接合型電界効果トランジスタのゲート領域となる第1導電型の第1半導体領域が配された半導体基板の上に、平面視で前記第1半導体領域に内包されたコンタクトホールを形成する第1工程と、コンタクトホールを通して、第1導電型と反対導電型の第2導電型の不純物をイオン注入し、接合型電界効果トランジスタのソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる第2導電型の第2半導体領域を形成する第2工程と、コンタクトホールに、第2半導体領域に電気的に接続される導電体を形成する第3工程と、を有することを特徴とする。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a junction field effect transistor, wherein a planar surface is formed on a semiconductor substrate on which a first semiconductor region of a first conductivity type serving as a gate region of the junction field effect transistor is disposed. A first step of forming a contact hole enclosed in the first semiconductor region in view, and a second conductivity type impurity of a conductivity type opposite to the first conductivity type is ion-implanted through the contact hole to thereby form a junction field effect transistor A second step of forming a second semiconductor region of the second conductivity type to be either the source region or the drain region of the first, and a second step of forming a conductor electrically connected to the second semiconductor region in the contact hole And 3 steps.

本発明によれば、JFETのソース領域またはドレイン領域と、ゲート領域との短絡を抑制可能な半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the semiconductor device which can suppress the short circuit with the source region or drain region of JFET, and a gate region.

半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図Cross-sectional schematic diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device 半導体装置の平面模式図及び断面模式図Plane schematic view and cross-sectional schematic diagram of semiconductor device 半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図Cross-sectional schematic diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device 半導体装置の平面模式図及び断面模式図Plane schematic view and cross-sectional schematic diagram of semiconductor device 半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図Cross-sectional schematic diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device 半導体装置の平面模式図及び断面模式図Plane schematic view and cross-sectional schematic diagram of semiconductor device 撮像装置の回路図Circuit diagram of imaging device 撮像装置の平面模式図及び断面模式図Plane schematic diagram and cross-sectional schematic diagram of imaging device

本発明の実施形態に係る製造方法の特徴は、接合型電界効果トランジスタ(JFET)のソース領域又はドレイン領域のいずれか一方の領域となる半導体領域を、コンタクトホールを用いて形成することである。本実施形態は、ソース領域、ドレイン領域のいずれに対しても適用可能であるが以下の説明では上記した一方の領域をソース領域とし、他方の領域をドレイン領域とした場合について説明する。   A feature of the manufacturing method according to the embodiment of the present invention is that a semiconductor region which is either a source region or a drain region of a junction field effect transistor (JFET) is formed using a contact hole. The present embodiment can be applied to both the source region and the drain region, but in the following description, a case will be described in which one region described above is a source region and the other region is a drain region.

図1(a)〜(c)を用いて、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。   A method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本明細書において各半導体領域の相対的な位置関係を説明にするあたり、「半導体基板の表面からの深さ」と表現した場合の半導体基板の表面とは、半導体基板に配された各半導体領域と電気的に接続される配線層が配される側の表面を言う。「深さ」とはこの表面からの距離を言う。また「半導体基板の表面からの」を省略し単に「深さ」と表現する場合もあるが同じ意味である。   In describing the relative positional relationship of each semiconductor region in the present specification, the surface of the semiconductor substrate when expressed as "depth from the surface of the semiconductor substrate" refers to each semiconductor region disposed on the semiconductor substrate. The surface on the side where the wiring layer electrically connected to is arranged. “Depth” refers to the distance from this surface. Further, “from the surface of the semiconductor substrate” may be omitted and simply expressed as “depth”, but they have the same meaning.

製造方法を説明する前に、理解のために、図1(c)を用いて本実施形態の製造方法によって得られる半導体装置の一例の断面模式図を説明する。JFET110は半導体基板100に配されたドレイン領域101、ゲート領域102、111、チャネル領域103およびソース領域104を有する。尚、図1(a)から図1(c)ではゲート領域を2つの領域(参照番号102を付した領域と参照番号111を付した領域)とに分けて示した。   Before explaining the manufacturing method, for the sake of understanding, a schematic cross-sectional view of an example of a semiconductor device obtained by the manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIG. The JFET 110 has a drain region 101, gate regions 102 and 111, a channel region 103, and a source region 104 disposed on the semiconductor substrate 100. In FIGS. 1A to 1C, the gate region is divided into two regions (a region denoted by reference numeral 102 and a region denoted by reference number 111).

しかしながら、図2(c)などを用いて後述するように、図1に示した断面とは異なる断面において、ゲート領域は1つの連続した領域である。チャネル領域103は半導体基板100の表面と平行に配されており、ソース領域104とチャネル領域103は、平面視で重なるように配されている。   However, as described later with reference to FIG. 2C and the like, the gate region is one continuous region in a cross section different from the cross section shown in FIG. The channel region 103 is arranged in parallel with the surface of the semiconductor substrate 100, and the source region 104 and the channel region 103 are arranged so as to overlap in plan view.

半導体基板100の表面には詳しくは後述する絶縁膜105と、絶縁膜105のコンタクトホールに設けられたコンタクトプラグ207が設けられている。ドレイン領域101、チャネル領域103およびソース領域104は、半導体基板100の表面に平行な方向に電荷が移動するように各々が配置された構成になっている。   On the surface of the semiconductor substrate 100, an insulating film 105, which will be described in detail later, and a contact plug 207 provided in a contact hole of the insulating film 105 are provided. The drain region 101, the channel region 103, and the source region 104 are arranged so that charges move in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 100.

本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、以下の第1工程、第2工程、第3工程を少なくとも有し、以下ではその特徴部分についてまず説明する。   A manufacturing method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes at least a first process, a second process, and a third process described below.

まず図1(a)に示すように、第1導電型の第1半導体領域121が配された半導体基板100の上に絶縁膜105を形成し、絶縁膜105に、平面視において第1半導体領域121に内包されるようにコンタクトホール(第1コンタクトホール)106を形成する(第1工程)。第1半導体領域121は、その一部が、後にゲート領域111となる領域である。尚、図1(a)の例では、図1(c)で示したドレイン領域101となる第2導電型の半導体領域と、チャネル領域103となる第2導電型の半導体領域を配している。   First, as shown in FIG. 1A, an insulating film 105 is formed on a semiconductor substrate 100 on which a first semiconductor region 121 of a first conductivity type is disposed, and the first semiconductor region is formed on the insulating film 105 in plan view. A contact hole (first contact hole) 106 is formed so as to be included in 121 (first step). A part of the first semiconductor region 121 is a region that later becomes the gate region 111. In the example of FIG. 1A, the second conductivity type semiconductor region to be the drain region 101 and the second conductivity type semiconductor region to be the channel region 103 shown in FIG. .

そして、図1(b)に示すように、コンタクトホール106を通して、第1導電型と反対導電型の第2導電型のイオン注入を第1半導体領域121に対して行う。これにより、JFETのソース領域104となる第2半導体領域204を形成する(第2工程)。   Then, as shown in FIG. 1B, ion implantation of the second conductivity type opposite to the first conductivity type is performed on the first semiconductor region 121 through the contact hole 106. Thus, the second semiconductor region 204 to be the JFET source region 104 is formed (second step).

そして、図1(c)に示すように、コンタクトホール106に、図1(b)の第2半導体領域204に電気的に接続される導電体を形成する。これにより、コンタクトプラグ207が形成される(第3工程)。   Then, as shown in FIG. 1C, a conductor that is electrically connected to the second semiconductor region 204 in FIG. 1B is formed in the contact hole 106. Thereby, the contact plug 207 is formed (third step).

これらの工程により得られるJFET110は、平面視において、ソース領域104とコンタクトプラグ207とがほぼ同一の形状となる。またJFET110は、ソース領域104と電気的に接続されたチャネル領域103を有する。チャネル領域103は、ソース領域104よりも半導体基板100の深い位置に配され、ゲート領域102および111とPN接合を構成し、且つ、チャネル領域103がゲート領域102および111に挟まれた構造となる。またチャネル領域103はその側方(図1(c)の左右方向における両端)でドレイン領域101と電気的に接続される。平面視において、ソース領域104とチャネル領域103は重なるように配され、ソース領域104はゲート領域111に挟まれている。   In the JFET 110 obtained by these steps, the source region 104 and the contact plug 207 have substantially the same shape in plan view. The JFET 110 has a channel region 103 that is electrically connected to the source region 104. The channel region 103 is disposed deeper in the semiconductor substrate 100 than the source region 104, forms a PN junction with the gate regions 102 and 111, and has a structure in which the channel region 103 is sandwiched between the gate regions 102 and 111. . Further, the channel region 103 is electrically connected to the drain region 101 on the side thereof (both ends in the left-right direction in FIG. 1C). In plan view, the source region 104 and the channel region 103 are arranged to overlap each other, and the source region 104 is sandwiched between the gate regions 111.

本実施形態によれば、第2工程において、ソース領域104に電気的に接続されるコンタクトプラグ207が後に配される、コンタクトホール106を通して半導体基板100(第1半導体領域121)にイオン注入を行い、ソース領域104となる第2半導体領域204を形成する。したがって、不要にソース領域104を大きくすることなく、コンタクトプラグ207を介したゲート領域111とソース領域104との短絡を抑制することが可能となる。   According to the present embodiment, in the second step, ion implantation is performed on the semiconductor substrate 100 (first semiconductor region 121) through the contact hole 106 in which the contact plug 207 electrically connected to the source region 104 is disposed later. Then, the second semiconductor region 204 to be the source region 104 is formed. Accordingly, it is possible to suppress a short circuit between the gate region 111 and the source region 104 via the contact plug 207 without unnecessarily increasing the source region 104.

以下、本実施形態で説明した製造方法を用いた半導体装置や撮像装置の具体的な実施例を説明する。   Hereinafter, specific examples of the semiconductor device and the imaging device using the manufacturing method described in this embodiment will be described.

各実施例では、第1導電型をP型として、第2導電型を第1導電型と反対導電型のN型とする。そして、ゲート領域がP型であるJFETに関して説明する。ただし、導電型はこれに限られるものではなく、各半導体領域の導電型を反対導電型にすることでゲート領域がN型であるJFETにも適用可能である。また、図1(c)で示したドレイン領域101をソース領域とし、ソース領域104をドレイン領域とすることもできる。   In each embodiment, the first conductivity type is P type, and the second conductivity type is N type opposite to the first conductivity type. A JFET whose gate region is P-type will be described. However, the conductivity type is not limited to this, and the present invention can also be applied to a JFET whose gate region is N-type by changing the conductivity type of each semiconductor region to the opposite conductivity type. Alternatively, the drain region 101 shown in FIG. 1C can be a source region, and the source region 104 can be a drain region.

(実施例1)
図2、図3を用いて、本実施例の半導体装置120の製造方法を説明する。各図面において同様の機能を有する部分には同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
(Example 1)
A method for manufacturing the semiconductor device 120 of this embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, parts having similar functions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

まず図2を用いて、コンタクトプラグが形成された後の半導体装置の構造を説明する。図2(a)は本実施例の半導体装置120の平面模式図である。ここで、平面模式図とは半導体装置120を平面視で示した図である。また、平面視とは半導体基板100の表面に対して垂直方向から見ることである。これは以下の実施例でも同様である。図2(b)は、図2(a)のA−Bにおける断面模式図である。図2(c)は、図2(a)のC−Dにおける断面模式図である。   First, the structure of the semiconductor device after the contact plug is formed will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a schematic plan view of the semiconductor device 120 of this embodiment. Here, the schematic plan view is a diagram showing the semiconductor device 120 in a plan view. Further, the plan view refers to viewing from the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 100. The same applies to the following embodiments. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line AB of FIG. FIG.2 (c) is a cross-sectional schematic diagram in CD of Fig.2 (a).

半導体装置120は、半導体基板100に配されたJFET110を有している。半導体基板100は、半導体で構成される基板の全体を意味し、JFET110を構成する各半導体領域が配された部材の全体を指す。   The semiconductor device 120 includes a JFET 110 disposed on the semiconductor substrate 100. The semiconductor substrate 100 means the whole substrate made of a semiconductor, and indicates the whole member on which each semiconductor region constituting the JFET 110 is arranged.

図2(c)に示すように、ドレイン領域101には、コンタクトプラグ209が電気的に接続され、ゲート領域102(111)にはコンタクトプラグ208が電気的に接続されている。そして図2(b)に示すように、ソース領域104にはコンタクトプラグ207が電気的に接続されている。コンタクトプラグ207、208、209は絶縁膜105に配されている。   As shown in FIG. 2C, a contact plug 209 is electrically connected to the drain region 101, and a contact plug 208 is electrically connected to the gate region 102 (111). As shown in FIG. 2B, a contact plug 207 is electrically connected to the source region 104. Contact plugs 207, 208, and 209 are disposed on the insulating film 105.

図2(a)に示すように、ドレイン領域101は、平面視でゲート領域102、111、ソース領域104、チャネル領域103を内包するように配されている。ドレイン領域101は、N型の半導体基板100で構成されてもよいし、N型の半導体基板100にP型のウエルを形成し、このP型のウエルの一部にN型半導体領域を形成して構成してもよい。   As shown in FIG. 2A, the drain region 101 is disposed so as to include the gate regions 102 and 111, the source region 104, and the channel region 103 in plan view. The drain region 101 may be composed of an N-type semiconductor substrate 100, or a P-type well is formed in the N-type semiconductor substrate 100, and an N-type semiconductor region is formed in a part of the P-type well. May be configured.

半導体基板100の上部に、絶縁膜105及び不図示の配線層が配されている。絶縁膜105は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等の無機材料で構成することができる。もしくはBPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass)膜などのシリコンに不純物を添加したシリコンガラスを用いてもよい。絶縁膜105は半導体基板100と配線層との間に配される層間絶縁膜として機能する。絶縁膜105には、ソース領域104に電気的に接続されるコンタクトプラグ207が配される。   An insulating film 105 and a wiring layer (not shown) are disposed on the semiconductor substrate 100. The insulating film 105 can be made of an inorganic material such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film. Alternatively, silicon glass in which impurities are added to silicon, such as a BPSG (Boron Phosphorus Silicon Glass) film, may be used. The insulating film 105 functions as an interlayer insulating film disposed between the semiconductor substrate 100 and the wiring layer. A contact plug 207 that is electrically connected to the source region 104 is disposed on the insulating film 105.

次に図3を用いて、本実施例の半導体装置の製造方法を説明する。図3(a)〜(d)、(f)、(h)は図2(a)のA−B線における断面での各製造過程での状態を示す。図3(g)は、図3(f)と同一の工程における、図2(a)のC−D線における断面での状態を示す。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIGS. 3A to 3D, 3F, and 3H show states in each manufacturing process at the cross section taken along line AB in FIG. 2A. FIG. 3G shows a state of the cross section taken along the line CD in FIG. 2A in the same step as FIG.

まず、P型半導体領域(第1半導体領域)320が配された半導体基板100を準備する。あらかじめP型半導体領域320が配された半導体基板100を準備してもよいし、またはP型半導体領域320が形成されていない半導体基板を準備したうえで、P型半導体領域をイオン注入等で形成してもよい。以下では後者の方法の説明を行なう。   First, the semiconductor substrate 100 provided with the P-type semiconductor region (first semiconductor region) 320 is prepared. The semiconductor substrate 100 in which the P-type semiconductor region 320 is arranged in advance may be prepared, or a semiconductor substrate in which the P-type semiconductor region 320 is not formed is prepared, and then the P-type semiconductor region is formed by ion implantation or the like. May be. The latter method will be described below.

図3(a)に示すように、シリコンウエハ等からなる半導体基板100の上にフォトレジスト膜を形成する。そしてフォトリソグラフィ法を用いて、フォトレジスト膜をパターニングすることで開口部316を形成して、マスク315を形成する。このマスク315を用いて、N型の不純物をイオン注入することにより、半導体基板100にN型半導体領域314(第5半導体領域)を形成する。ここでは、イオン注入によってN型半導体領域314を形成したが、N型のエピタキシャル層を設けることによって形成してもよい。そしてその後、マスク315を除去する。   As shown in FIG. 3A, a photoresist film is formed on a semiconductor substrate 100 made of a silicon wafer or the like. Then, by using a photolithography method, an opening 316 is formed by patterning the photoresist film, and a mask 315 is formed. By using this mask 315 to ion-implant N-type impurities, an N-type semiconductor region 314 (fifth semiconductor region) is formed in the semiconductor substrate 100. Although the N-type semiconductor region 314 is formed here by ion implantation, it may be formed by providing an N-type epitaxial layer. Thereafter, the mask 315 is removed.

次に、図3(b)に示すように、マスク315と同様の方法で、半導体基板100の上に、開口部319を有するマスク318を形成する。開口部319は、平面視において図3(a)のN型半導体領域314に内包される。   Next, as illustrated in FIG. 3B, a mask 318 having an opening 319 is formed on the semiconductor substrate 100 by a method similar to the mask 315. The opening 319 is included in the N-type semiconductor region 314 of FIG.

そしてマスク318を用いて、N型半導体領域314にP型のイオン注入をすることにより、P型半導体領域(第6半導体領域)317を形成する。   A P-type semiconductor region (sixth semiconductor region) 317 is formed by implanting P-type ions into the N-type semiconductor region 314 using the mask 318.

ここで図3(a)に示したN型半導体領域314のうち、P型のイオンが注入されずにN型の半導体領域として残った領域が、図3(b)におけるN型半導体領域(第3半導体領域)301となる。図3(b)に示すように、P型半導体領域317は周囲をN型半導体領域301に囲まれる。後述するがN型半導体領域301はドレイン領域となる。そしてその後、マスク318を除去する。   Here, of the N-type semiconductor region 314 shown in FIG. 3A, the region that is not implanted with P-type ions and remains as the N-type semiconductor region is the N-type semiconductor region (first) in FIG. 3 semiconductor regions) 301. As shown in FIG. 3B, the P-type semiconductor region 317 is surrounded by the N-type semiconductor region 301. As will be described later, the N-type semiconductor region 301 becomes a drain region. Thereafter, the mask 318 is removed.

次に図3(c)に示すように、マスク315と同様の方法で半導体基板100の上に、開口部322を有するマスク(第1マスク)321を形成する。開口部322は、平面視においてN型半導体領域301に内包されるように配されている。そして図3(c)に示すように、少なくとも一断面において、N型半導体領域301の上に開口部322の両端部が配される。より具体的には、一断面において、開口部322の外周を規定する両端を、N型半導体領域301の左右方向の両端よりも内側に位置させ、且つ、P型半導体領域317の両端の上またはP型半導体領域317の両端よりも外側に位置させる。   Next, as shown in FIG. 3C, a mask (first mask) 321 having an opening 322 is formed on the semiconductor substrate 100 in the same manner as the mask 315. The opening 322 is disposed so as to be included in the N-type semiconductor region 301 in plan view. And as shown in FIG.3 (c), the both ends of the opening part 322 are distribute | arranged on the N-type semiconductor region 301 in at least one cross section. More specifically, in one cross section, both ends defining the outer periphery of the opening 322 are positioned inside both ends of the N-type semiconductor region 301 in the left-right direction, and above both ends of the P-type semiconductor region 317 or The P-type semiconductor region 317 is positioned outside both ends.

そして、マスク321を用いて、P型半導体領域317に、N型のイオン注入をすることで、図3(c)に示すように半導体基板100の表面に対して平行な方向に延在したN型半導体領域303(第4半導体領域)を形成する。この工程により、図3(b)に示したP型半導体領域317は、ある断面において上下に分離されて、2つのP型半導体領域(320、302)が形成される。(図3(c))。   Then, N-type ions are implanted into the P-type semiconductor region 317 using the mask 321, thereby extending N in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 100 as shown in FIG. A type semiconductor region 303 (fourth semiconductor region) is formed. By this step, the P-type semiconductor region 317 shown in FIG. 3B is separated vertically in a certain cross section, and two P-type semiconductor regions (320, 302) are formed. (FIG. 3C).

2つのP型半導体領域のうち、半導体基板100の表面を含んだ領域がP型半導体領域(第1半導体領域)320であり、P型半導体領域320よりも半導体基板100の深い位置に配された領域がP型半導体領域302と記している。しかしながら他のある断面においては図3(c)で示した2つのP型半導体領域は連続しており分離していない。   Of the two P-type semiconductor regions, the region including the surface of the semiconductor substrate 100 is a P-type semiconductor region (first semiconductor region) 320, and is disposed deeper in the semiconductor substrate 100 than the P-type semiconductor region 320. The region is indicated as a P-type semiconductor region 302. However, in some other cross section, the two P-type semiconductor regions shown in FIG. 3C are continuous and not separated.

また、図3(b)の工程において、異なるイオン注入エネルギーでイオン注入を行なうことで、P型半導体領域320とP型半導体領域302とを形成し、図3(c)の工程において、それらの間にN型半導体領域303を形成してもよい。この場合には、P型のイオン注入を行い、P型半導体領域320とP型半導体領域302とを電気的に接続する必要がある。   Also, in the step of FIG. 3B, ion implantation is performed with different ion implantation energies to form the P-type semiconductor region 320 and the P-type semiconductor region 302. In the step of FIG. An N-type semiconductor region 303 may be formed therebetween. In this case, it is necessary to perform P-type ion implantation to electrically connect the P-type semiconductor region 320 and the P-type semiconductor region 302.

以上の工程を半導体基板100に対して処理した状態が実施形態で説明した第1工程に相当する。   The state in which the above process is performed on the semiconductor substrate 100 corresponds to the first process described in the embodiment.

次に、図3(d)に示すように、半導体基板100の上に絶縁膜105を形成する。続いて、絶縁膜105の一部をエッチングすることによってコンタクトホール106を形成する。コンタクトホール106は、図3(e)に平面模式図を示すように、平面視においてP型半導体領域320に内包されるように配される(第1工程)。なお、コンタクトホール106をエッチングする際のマスクは、不図示のフォトレジストを用いて形成されたマスクを用いて行なう。また、図3(e)の平面図に示すように、コンタクトプラグ208と209(図2(a)参照)が形成される、コンタクトホール(第3コンタクトホール)213とコンタクトホール(第2コンタクトホール)212も、コンタクトホール106と同時に形成される。   Next, as illustrated in FIG. 3D, an insulating film 105 is formed on the semiconductor substrate 100. Subsequently, a contact hole 106 is formed by etching a part of the insulating film 105. As shown in the schematic plan view of FIG. 3E, the contact hole 106 is disposed so as to be included in the P-type semiconductor region 320 in a plan view (first step). Note that the mask for etching the contact hole 106 is a mask formed using a photoresist (not shown). Also, as shown in the plan view of FIG. 3E, contact plugs 208 and 209 (see FIG. 2A) are formed in contact holes (third contact holes) 213 and contact holes (second contact holes). ) 212 is also formed at the same time as the contact hole 106.

次に、図3(f)、(g)に示すように、平面視においてコンタクトホール106を内包するように配された開口部323を有し、コンタクトホール212、213を覆ったマスク(第2マスク)324を形成する。このマスク324はフォトレジスト膜を絶縁膜105の上に形成した後、フォトリソグラフィ法でパターニングすることにより形成される。尚、図3(g)のP型半導体領域302が実施形態で説明した第1半導体領域121とみなすことができる。   Next, as shown in FIGS. 3 (f) and 3 (g), a mask (second) having an opening 323 arranged so as to contain the contact hole 106 in a plan view and covering the contact holes 212 and 213. Mask) 324 is formed. The mask 324 is formed by forming a photoresist film on the insulating film 105 and then patterning it by a photolithography method. Note that the P-type semiconductor region 302 in FIG. 3G can be regarded as the first semiconductor region 121 described in the embodiment.

そして、開口部323、コンタクトホール106を通して、図3(d)のP型半導体領域320の一部にN型の不純物をイオン注入することにより、半導体基板100の表面を含んで且つN型半導体領域303に電気的に接続されるようにN型半導体領域304(第2半導体領域)を形成する。このため、N型半導体領域303と半導体基板100の表面との間にN型半導体領域304が形成される。   Then, an N-type impurity is ion-implanted into a part of the P-type semiconductor region 320 in FIG. 3D through the opening 323 and the contact hole 106, thereby including the surface of the semiconductor substrate 100 and the N-type semiconductor region. An N-type semiconductor region 304 (second semiconductor region) is formed so as to be electrically connected to 303. Therefore, the N-type semiconductor region 304 is formed between the N-type semiconductor region 303 and the surface of the semiconductor substrate 100.

ここで、図3(d)に示したP型半導体領域320のうち、N型のイオンが注入されずにP型の半導体領域として残った領域がP型半導体領域311である。これによりN型半導体領域304はP型半導体領域311に挟まれるように配され、P型半導体領域311とN型半導体領域304とはPN接合を構成する(第2工程)。   Here, in the P-type semiconductor region 320 shown in FIG. 3D, a region remaining as a P-type semiconductor region without being implanted with N-type ions is a P-type semiconductor region 311. As a result, the N-type semiconductor region 304 is disposed so as to be sandwiched between the P-type semiconductor regions 311, and the P-type semiconductor region 311 and the N-type semiconductor region 304 form a PN junction (second step).

なお、コンタクトホール106を通してP型半導体領域320にイオン注入で形成されたN型半導体領域304の形状は、ソース領域の形状と略同一となる。略同一と記したのは、その後の熱処理によって多少形状が異なる場合があるためである。   Note that the shape of the N-type semiconductor region 304 formed by ion implantation in the P-type semiconductor region 320 through the contact hole 106 is substantially the same as the shape of the source region. The reason why they are described as being substantially the same is that the shape may differ somewhat depending on the subsequent heat treatment.

次に、図3(h)に示すように、マスク324を除去した後、コンタクトホール106及び図3(g)のコンタクトホール212、213に導電体を埋め込むことで、コンタクトプラグ207、208、209を形成する(第3工程)。   Next, as shown in FIG. 3H, after removing the mask 324, a conductor is embedded in the contact hole 106 and the contact holes 212 and 213 in FIG. Is formed (third step).

以上の工程で、JFETが形成される。図3(f)で示したP型半導体領域311は図3(h)に示すようにゲート領域111となり、図3(f)で示したP型半導体領域302は図3(h)に示すようにゲート領域102となる。また、N型半導体領域303はチャネル領域103となり、N型半導体領域301はドレイン領域101となり、N型半導体領域304はソース領域104となる。その後周知の方法で配線等を形成することでJFETを有する半導体装置が完成する。   The JFET is formed through the above steps. The P-type semiconductor region 311 shown in FIG. 3F becomes the gate region 111 as shown in FIG. 3H, and the P-type semiconductor region 302 shown in FIG. 3F is shown in FIG. 3H. The gate region 102 is formed. Further, the N-type semiconductor region 303 becomes the channel region 103, the N-type semiconductor region 301 becomes the drain region 101, and the N-type semiconductor region 304 becomes the source region 104. Thereafter, wirings and the like are formed by a well-known method to complete a semiconductor device having a JFET.

このように第2工程のイオン注入で用いたコンタクトホール106に、コンタクトプラグ207を形成することで、ソース領域104とコンタクトプラグ207との位置ずれを抑制することが可能となる。これにより、コンタクトプラグ207とゲート領域111とが接触し、JFET110のゲート領域111とソース領域104とが短絡してしまうことを抑制することが出来る。   In this manner, by forming the contact plug 207 in the contact hole 106 used in the ion implantation in the second step, it is possible to suppress the positional deviation between the source region 104 and the contact plug 207. As a result, it is possible to prevent the contact plug 207 and the gate region 111 from contacting each other and the gate region 111 and the source region 104 of the JFET 110 from being short-circuited.

なお、第2工程の後で、且つコンタクトプラグ207を形成する前に、半導体基板100を熱処理することで、N型半導体領域304の不純物を拡散させてもよい。   Note that the impurity in the N-type semiconductor region 304 may be diffused by heat-treating the semiconductor substrate 100 after the second step and before the contact plug 207 is formed.

また、コンタクトホール106の面積は、少なくともコンタクトホール212の面積よりも大きい方が良い。ソース領域104とコンタクトプラグ207の接触面積を広げることで、接触抵抗を下げることが出来るからである。   The area of the contact hole 106 is preferably larger than at least the area of the contact hole 212. This is because the contact resistance can be lowered by increasing the contact area between the source region 104 and the contact plug 207.

さらに、第2工程においてN型半導体領域304の不純物濃度が、N型半導体領域303の不純物濃度よりも高くなるようにイオン注入を行う方が好ましい。これにより、コンタクトプラグ207とソース領域104の接触抵抗を下げることができる。そのため、このような構成によれば、JFET110へ供給するドレイン電流による電圧降下を低減できる。   Furthermore, it is preferable to perform ion implantation so that the impurity concentration of the N-type semiconductor region 304 is higher than the impurity concentration of the N-type semiconductor region 303 in the second step. Thereby, the contact resistance between the contact plug 207 and the source region 104 can be lowered. Therefore, according to such a configuration, the voltage drop due to the drain current supplied to the JFET 110 can be reduced.

(実施例2)
図4、図5を用いて、本実施例の半導体装置420の製造方法を説明する。各図面において、同様の機能を有する部分には同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
(Example 2)
A method for manufacturing the semiconductor device 420 of this embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, parts having the same functions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

実施例1と本実施例の違いは、実施例1においてはチャネル領域103が、半導体基板100の表面に対して平行な方向に配されているのに対して、本実施例のチャネル領域403は、半導体基板100の表面に対して垂直な方向に配されている点である。   The difference between the first embodiment and the present embodiment is that, in the first embodiment, the channel region 103 is arranged in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 100, whereas the channel region 403 of the present embodiment is different from the first embodiment. In other words, the semiconductor substrate 100 is arranged in a direction perpendicular to the surface.

まず図4を用いて、コンタクトプラグが形成された後のJFETの構造を説明する。図4(a)は、本発明の実施例2に係る半導体装置420の平面模式図を示す。図4(b)は図4(a)に示すA−B線における断面模式図である。実施例1と同様の機能を有するものは同じ符号を付し詳細な説明は省略する。   First, the structure of the JFET after the contact plug is formed will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a schematic plan view of a semiconductor device 420 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along line AB shown in FIG. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

半導体装置420は、半導体基板100を含んでJFET410を有している。JFET410は、N型のドレイン領域101、P型のゲート領域402、N型のソース領域104およびN型のチャネル領域403を有している。   The semiconductor device 420 includes the semiconductor substrate 100 and has a JFET 410. The JFET 410 has an N-type drain region 101, a P-type gate region 402, an N-type source region 104, and an N-type channel region 403.

チャネル領域403は、ソース領域104よりも半導体基板100の深い位置に、半導体基板100の表面に対して垂直な方向に延在するように配されている。ソース領域104とチャネル領域403は平面視で重なるように配されており、ソース領域104およびチャネル領域403はゲート領域402に挟まれ、PN接合を構成している。   The channel region 403 is disposed at a position deeper than the source region 104 in the semiconductor substrate 100 so as to extend in a direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate 100. The source region 104 and the channel region 403 are arranged so as to overlap in a plan view, and the source region 104 and the channel region 403 are sandwiched between the gate regions 402 to form a PN junction.

次に図5を用いて、図4(a)のA−B線におけるJFET410の製造方法を説明する。図5は、実施例1で説明した図3(c)以降の工程を示している。実施例1の図3(b)を用いて説明した工程までは本実施例の工程も同一であるため説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the JFET 410 along the line AB in FIG. 4A will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows steps after FIG. 3C described in the first embodiment. Since the process of the present embodiment is the same up to the process described with reference to FIG.

そして、図5(a)に示すように、N型半導体領域(第3半導体領域)301とP型半導体領域(第6半導体領域)527が配された半導体基板100の上に開口部526を有するマスク525を形成する。マスク525はその開口部526が、平面視において、P型半導体領域527に内包されるように設ける。   As shown in FIG. 5A, an opening 526 is provided on the semiconductor substrate 100 in which the N-type semiconductor region (third semiconductor region) 301 and the P-type semiconductor region (sixth semiconductor region) 527 are arranged. A mask 525 is formed. The mask 525 is provided so that the opening 526 is included in the P-type semiconductor region 527 in plan view.

そして、マスク525を用いて、開口部526を通して、N型のイオン注入をすることにより、半導体基板100の表面を含んで且つN型半導体領域303に電気的に接続されるようにN型半導体領域528を形成する。N型半導体領域528は、N型半導体領域301に電気的に接続される深さまで形成する。もしくは、半導体基板100の表面からN型半導体領域301に電気的に接続される深さまでN型半導体領域528としてもよい。   Then, by performing N-type ion implantation through the opening 526 using the mask 525, the N-type semiconductor region including the surface of the semiconductor substrate 100 and being electrically connected to the N-type semiconductor region 303 is used. 528 is formed. The N-type semiconductor region 528 is formed to a depth that is electrically connected to the N-type semiconductor region 301. Alternatively, the N-type semiconductor region 528 may be formed from the surface of the semiconductor substrate 100 to a depth that is electrically connected to the N-type semiconductor region 301.

次に、図5(b)に示すように、コンタクトホール106を有する絶縁膜105を形成する。このとき、実施例1で図3(e)を用いて説明したのと同様に、絶縁膜105にはコンタクトプラグ208、209を形成するための他のコンタクトホールを形成する。コンタクトホール106は、平面視でP型半導体領域527と重なるように(P型半導体領域527に内包されるように)形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, an insulating film 105 having contact holes 106 is formed. At this time, other contact holes for forming contact plugs 208 and 209 are formed in the insulating film 105 in the same manner as described with reference to FIG. The contact hole 106 is formed so as to overlap with the P-type semiconductor region 527 in plan view (so as to be included in the P-type semiconductor region 527).

その後、実施例1で図3(f)、(g)を用いて説明したように、平面視においてコンタクトホール106を内包するように配された開口部530を有し、他のコンタクトホールを覆ったマスク(第2マスク)529を形成する。このマスク529はフォトレジストで構成される。そして、開口部530とコンタクトホール106を通して、P型半導体領域527の一部にN型のイオン注入を行い、N型半導体領域528よりも浅い位置にN型半導体領域304を形成する(図5(c))。   After that, as described with reference to FIGS. 3F and 3G in the first embodiment, the opening 530 is disposed so as to include the contact hole 106 in a plan view, and covers the other contact holes. A mask (second mask) 529 is formed. This mask 529 is made of a photoresist. Then, N-type ion implantation is performed on a part of the P-type semiconductor region 527 through the opening 530 and the contact hole 106 to form an N-type semiconductor region 304 at a position shallower than the N-type semiconductor region 528 (FIG. 5 ( c)).

ここで、N型半導体領域304は、図5(b)のP型半導体領域527の一部に形成される。   Here, the N-type semiconductor region 304 is formed in a part of the P-type semiconductor region 527 in FIG.

また、N型半導体領域528を半導体基板100の表面まで配した場合には、N型半導体領域304は、N型半導体領域528の一部に形成される。つまり、この場合にはN型半導体領域528の一部がチャネル領域となり、他の一部がソース領域となる。したがってN型半導体領域528はチャネル領域の少なくとも一部となる領域である。   Further, when the N-type semiconductor region 528 is arranged up to the surface of the semiconductor substrate 100, the N-type semiconductor region 304 is formed in a part of the N-type semiconductor region 528. That is, in this case, a part of the N-type semiconductor region 528 becomes a channel region and the other part becomes a source region. Therefore, the N-type semiconductor region 528 is a region that becomes at least a part of the channel region.

次に、マスク529を除去する。   Next, the mask 529 is removed.

続いて、図5(d)に示すようにコンタクトホール106を有する絶縁膜105をマスクとして用いて、コンタクトホール106およびその他のコンタクトホールに導電体を形成し、図5(c)のN型半導体領域304と電気的に接続されるコンタクトプラグ207を形成する。また、同時に、コンタクトプラグ208と209が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 5D, using the insulating film 105 having the contact hole 106 as a mask, a conductor is formed in the contact hole 106 and other contact holes, and the N-type semiconductor shown in FIG. A contact plug 207 that is electrically connected to the region 304 is formed. At the same time, contact plugs 208 and 209 are formed.

以上の工程によって、図5(d)に示すJFET410が形成される。P型半導体領域502はゲート領域402となる。また、N型半導体領域528はチャネル領域403となり、N型半導体領域301はドレイン領域101となり、N型半導体領域304はソース領域104となる。   Through the above steps, the JFET 410 shown in FIG. 5D is formed. The P-type semiconductor region 502 becomes the gate region 402. Further, the N-type semiconductor region 528 becomes the channel region 403, the N-type semiconductor region 301 becomes the drain region 101, and the N-type semiconductor region 304 becomes the source region 104.

なお、図5(c)の工程のあと、熱処理によりN型半導体領域304の不純物を拡散することで、コンタクトプラグ207とP型のゲート領域402の接触を更に抑制することができる。   Note that the contact between the contact plug 207 and the P-type gate region 402 can be further suppressed by diffusing impurities in the N-type semiconductor region 304 by heat treatment after the step of FIG.

(実施例3)
本発明の実施例3に係る半導体装置520を図6に示す。図6(a)は本実施例の半導体装置720の平面模式図である。図6(b)は図6(a)のC−D線の断面模式図である。実施例1と同様の機能を有するものは同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
(Example 3)
FIG. 6 shows a semiconductor device 520 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6A is a schematic plan view of the semiconductor device 720 of this example. FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along line CD of FIG. Components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施例の実施例1との違いは、1つのJFETに対し、ソース領域となる半導体領域を形成するための開口部(コンタクトホール)が複数配される点である。ここで1つのJFETとは、N型半導体領域もしくは絶縁体による素子分離領域により区画された1つの半導体領域をゲート領域として有している構成である。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that a plurality of openings (contact holes) for forming a semiconductor region serving as a source region are arranged for one JFET. Here, one JFET is a structure having one semiconductor region partitioned by an N-type semiconductor region or an element isolation region by an insulator as a gate region.

本実施例において、マスク705が実施例1の絶縁膜105に対応し、コンタクトホール706が実施例1のコンタクトホール106に対応する。また、ソース領域704が実施例1のソース領域104に対応する。そして、ゲート領域711が実施例1のゲート領域111に対応し、コンタクトプラグ707が実施例1のコンタクトプラグ207に対応する。   In this embodiment, the mask 705 corresponds to the insulating film 105 of the first embodiment, and the contact hole 706 corresponds to the contact hole 106 of the first embodiment. A source region 704 corresponds to the source region 104 of the first embodiment. The gate region 711 corresponds to the gate region 111 of the first embodiment, and the contact plug 707 corresponds to the contact plug 207 of the first embodiment.

本実施例と実施例1との違いは、平面視で同一のP型半導体領域に内包されるように複数のコンタクトホール706を有したマスク(絶縁層)705が配されており、コンタクトプラグ707、ソース領域704が複数構成されていることである。ここで、同一とは、平面視で1つの領域を形成している半導体領域を言う。   A difference between the present embodiment and the first embodiment is that a mask (insulating layer) 705 having a plurality of contact holes 706 is provided so as to be included in the same P-type semiconductor region in plan view, and a contact plug 707 is provided. That is, a plurality of source regions 704 are configured. Here, the same means a semiconductor region forming one region in plan view.

これについて以下で説明する。   This will be described below.

図6(a)に示すように本実施例では、半導体装置720に対し、3つのコンタクトプラグ707が配されている。   As shown in FIG. 6A, in this embodiment, three contact plugs 707 are arranged for the semiconductor device 720.

そのため、図6(b)に示すようにマスク705は、複数のコンタクトホール706を有している。そして、この複数のコンタクトホール706は、平面視で図6(a)に示すようにP型半導体領域であるゲート領域711に内包されるように配されている。   Therefore, as shown in FIG. 6B, the mask 705 has a plurality of contact holes 706. The plurality of contact holes 706 are arranged so as to be enclosed in a gate region 711 which is a P-type semiconductor region as shown in FIG. 6A in plan view.

そして、複数のコンタクトホール706を通して、実施例1に記載した製造方法と同様の方法により、JFET710を形成する。それにより、複数のコンタクトホール706に対応して、複数のソース領域704が形成されている。この複数のソース領域704は共通のチャネル領域103に電気的に接続される。そして、ゲート領域711は、P型半導体領域320の他の部分で構成され、複数のソース領域104のそれぞれを挟むように配されている。   Then, a JFET 710 is formed through a plurality of contact holes 706 by the same method as the manufacturing method described in the first embodiment. Thereby, a plurality of source regions 704 are formed corresponding to the plurality of contact holes 706. The plurality of source regions 704 are electrically connected to the common channel region 103. The gate region 711 is composed of another part of the P-type semiconductor region 320 and is arranged so as to sandwich each of the plurality of source regions 104.

さらに、複数のコンタクトホール706のそれぞれにコンタクトプラグ707を形成する。   Further, a contact plug 707 is formed in each of the plurality of contact holes 706.

このように、コンタクトホール706を複数にする構成をとることによって、実質的なソース領域704の面積を大きくとることが出来る。これにより、ソース領域704とコンタクトプラグ707のコンタクト抵抗を下げることが出来る。   In this manner, by adopting a configuration in which the contact holes 706 are plural, the substantial area of the source region 704 can be increased. Thereby, the contact resistance between the source region 704 and the contact plug 707 can be lowered.

ただし、ここでは代表的な例としてコンタクトホール706を3つとしたが、その個数は複数であればとくに制限されるものではない。このような構成によれば、JFET710を高速に駆動することが可能となる。本構成はその他の実施例にも適用することが出来る。   However, here, as a representative example, the number of contact holes 706 is three, but the number is not particularly limited as long as the number is plural. According to such a configuration, the JFET 710 can be driven at high speed. This configuration can also be applied to other embodiments.

(撮像装置への適用例)
上述した実施例1〜3に記載の半導体装置の製造方法は、種々の半導体装置に利用することができる。ここでは半導体装置の例として撮像装置を例に挙げて説明する。
(Application example to imaging device)
The semiconductor device manufacturing method described in the first to third embodiments can be used for various semiconductor devices. Here, an imaging device will be described as an example of a semiconductor device.

図7に、本発明の実施形態に係る製造方法により得られるJFETを用いた撮像装置の1画素分の回路図を示す。また、図8に撮像装置の1画素の特徴を説明するための平面模式図及び断面を示す。   FIG. 7 shows a circuit diagram for one pixel of an image pickup apparatus using a JFET obtained by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 shows a schematic plan view and a cross section for explaining the characteristics of one pixel of the imaging device.

本実施例では、実施例2のJFET410を画素の増幅トランジスタ820として用いている。   In this embodiment, the JFET 410 of Embodiment 2 is used as the pixel amplification transistor 820.

また、本実施例では、信号電荷を正孔とし、各トランジスタはP型のMOSトランジスタ及びN型のJFETとして説明する。   In this embodiment, the signal charge is assumed to be a hole, and each transistor will be described as a P-type MOS transistor and an N-type JFET.

図7において、光電変換部は光電変換により入射光量に応じた量の電荷対を生じさせ、信号電荷として正孔を蓄積する。例えばここでは光電変換部として、フォトダイオード816を用いている。   In FIG. 7, the photoelectric conversion unit generates charge pairs of an amount corresponding to the amount of incident light by photoelectric conversion, and accumulates holes as signal charges. For example, here, a photodiode 816 is used as the photoelectric conversion unit.

転送部はフォトダイオード816で生じた正孔を転送する。例えばここでは転送部として転送トランジスタ817を用いている。転送トランジスタ817は、後述の増幅トランジスタ820の入力ノードにフォトダイオード816の正孔を転送する。   The transfer unit transfers holes generated in the photodiode 816. For example, here, a transfer transistor 817 is used as the transfer unit. The transfer transistor 817 transfers holes of the photodiode 816 to an input node of an amplification transistor 820 described later.

電荷保持部818はフォトダイオード816で生じ、転送トランジスタ817により転送された正孔を保持する。電荷保持部818は、半導体基板100に配され、JFET410のゲート領域により構成される。ゲート領域はP型の半導体領域により構成される。   A charge holding portion 818 is generated in the photodiode 816 and holds holes transferred by the transfer transistor 817. The charge holding unit 818 is disposed on the semiconductor substrate 100 and is configured by the gate region of the JFET 410. The gate region is composed of a P-type semiconductor region.

増幅部は、増幅トランジスタ820によって構成され、転送トランジスタ817により転送された正孔に基づく信号を増幅して出力する。   The amplification unit includes an amplification transistor 820, and amplifies and outputs a signal based on the holes transferred by the transfer transistor 817.

増幅トランジスタ820のドレインには所定の電圧が供給されている。増幅トランジスタ820は、不図示の電流源とともにソースフォロア回路を構成することができる。   A predetermined voltage is supplied to the drain of the amplification transistor 820. The amplification transistor 820 can form a source follower circuit together with a current source (not shown).

リセット部は、少なくともFDの電位を所定の電位に設定する。例えばここでは、リセット部として、リセットトランジスタ819を用いている。リセットトランジスタ819のソースは、増幅トランジスタ820のゲートに電気的に接続されている。また、リセットトランジスタ819のドレインには所定の電圧が供給されている。このため、リセットトランジスタ819により、増幅トランジスタ820のゲートの電位を所定の電位に設定することができる。   The reset unit sets at least the potential of the FD to a predetermined potential. For example, here, a reset transistor 819 is used as the reset unit. The source of the reset transistor 819 is electrically connected to the gate of the amplification transistor 820. A predetermined voltage is supplied to the drain of the reset transistor 819. Therefore, the reset transistor 819 can set the gate potential of the amplification transistor 820 to a predetermined potential.

図8(a)は1画素の平面模式図であり、図8(b)は図8(a)のA−B線に沿った断面模式図であり、図8(c)は図8(a)のC−D線に沿った断面模式図である。   FIG. 8A is a schematic plan view of one pixel, FIG. 8B is a schematic cross-sectional view taken along line AB of FIG. 8A, and FIG. 8C is FIG. It is a cross-sectional schematic diagram along the CD line.

ここでは、N型半導体領域904が実施例2のソース領域104に対応する。また、N型半導体領域903が実施例2のチャネル領域403に対応し、P型半導体領域902が実施例2のゲート領域402に対応する。そして、N型半導体領域901がドレイン領域101に対応し、コンタクトプラグ907がコンタクトプラグ207に対応する。   Here, the N-type semiconductor region 904 corresponds to the source region 104 of the second embodiment. Further, the N-type semiconductor region 903 corresponds to the channel region 403 of the second embodiment, and the P-type semiconductor region 902 corresponds to the gate region 402 of the second embodiment. The N-type semiconductor region 901 corresponds to the drain region 101, and the contact plug 907 corresponds to the contact plug 207.

画素827は、絶縁体分離部926、PN接合分離層925によって各素子が形成される領域が区画され、この領域にフォトダイオード816、転送トランジスタ817、増幅トランジスタ820、リセットトランジスタ819が配される。   In the pixel 827, a region where each element is formed is partitioned by an insulator separation portion 926 and a PN junction separation layer 925, and a photodiode 816, a transfer transistor 817, an amplification transistor 820, and a reset transistor 819 are arranged in this region.

図8(b)に示すように、フォトダイオード816はP型半導体領域923とN型半導体領域901とにより構成されるPN接合を有している。また、P型半導体領域923の表面にN型半導体領域934が配されることで埋め込み型のフォトダイオード816を構成している。入射した光によって発生した正孔が、信号電荷として、P型半導体領域923に蓄積される。   As shown in FIG. 8B, the photodiode 816 has a PN junction composed of a P-type semiconductor region 923 and an N-type semiconductor region 901. Further, an embedded type photodiode 816 is configured by arranging an N-type semiconductor region 934 on the surface of the P-type semiconductor region 923. Holes generated by the incident light are accumulated in the P-type semiconductor region 923 as signal charges.

転送トランジスタ817はP型半導体領域923、ゲート電極922、P型半導体領域921で構成される。P型半導体領域923に蓄積された正孔は、転送トランジスタ817によって、P型半導体領域921に転送される。ここではP型半導体領域921を配したが、P型半導体領域921を設けずに、P型半導体領域902がP型半導体領域923からの正孔を蓄積してもよい。ただし、P型半導体領域902とフォトダイオード816を構成するP型半導体領域923は離れた位置に配する方が良い。   The transfer transistor 817 includes a P-type semiconductor region 923, a gate electrode 922, and a P-type semiconductor region 921. The holes accumulated in the P-type semiconductor region 923 are transferred to the P-type semiconductor region 921 by the transfer transistor 817. Although the P-type semiconductor region 921 is provided here, the P-type semiconductor region 902 may accumulate holes from the P-type semiconductor region 923 without providing the P-type semiconductor region 921. However, it is preferable to dispose the P-type semiconductor region 902 and the P-type semiconductor region 923 constituting the photodiode 816 in a distant position.

ここで、増幅トランジスタ820にJFET410を用いる理由について説明する。   Here, the reason why the JFET 410 is used for the amplification transistor 820 will be described.

まず、増幅トランジスタ820にMOSトランジスタを用いた場合には、増幅トランジスタのゲート電極は、活性領域の上に形成される。そのため、FDを構成するP型半導体領域921とゲート電極は配線によって電気的に接続する必要がある。   First, when a MOS transistor is used as the amplification transistor 820, the gate electrode of the amplification transistor is formed on the active region. Therefore, the P-type semiconductor region 921 constituting the FD and the gate electrode need to be electrically connected by wiring.

一方、増幅トランジスタ820にJFET410を用いる場合には、JFET410のゲート領域は、P型半導体領域902で構成される。そのため、P型半導体領域921とP型半導体領域902を接続すればよい。また、P型半導体領域921とP型半導体領域902を1つのP型半導体領域で形成することも可能である。   On the other hand, when the JFET 410 is used for the amplification transistor 820, the gate region of the JFET 410 is configured by the P-type semiconductor region 902. Therefore, the P-type semiconductor region 921 and the P-type semiconductor region 902 may be connected. It is also possible to form the P-type semiconductor region 921 and the P-type semiconductor region 902 with one P-type semiconductor region.

これにより、配線抵抗や寄生容量を抑制し、且つ配線をなくすことで微細化することが可能となる。また、増幅トランジスタ820にJFET410を形成することで、MOSトランジスタに比べてゲート酸化膜とシリコン基板の界面で生じる1/fノイズの影響を抑制することが出来る。   As a result, the wiring resistance and the parasitic capacitance can be suppressed, and miniaturization can be achieved by eliminating the wiring. Further, by forming the JFET 410 in the amplification transistor 820, the influence of 1 / f noise generated at the interface between the gate oxide film and the silicon substrate can be suppressed as compared with the MOS transistor.

図8(c)に示すように、リセットトランジスタ819は、ドレイン領域となるP型半導体領域928、ゲート電極929、ソース領域となるP型半導体領域902により構成される。また、P型半導体領域902は、JFET410のゲート領域を構成している。   As shown in FIG. 8C, the reset transistor 819 includes a P-type semiconductor region 928 serving as a drain region, a gate electrode 929, and a P-type semiconductor region 902 serving as a source region. The P-type semiconductor region 902 constitutes the gate region of the JFET 410.

尚、ここでは増幅トランジスタ820となるJFETとして実施例2のJFET410を用いて説明したが実施例1のJFET110であってもよい。   Here, the JFET 410 according to the second embodiment has been described as the JFET serving as the amplification transistor 820, but the JFET 110 according to the first embodiment may be used.

100 半導体基板
106 コンタクトホール
110 接合型電界効果トランジスタ
120 半導体装置
121 第1半導体領域
204 第2半導体領域
207 コンタクトプラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor substrate 106 Contact hole 110 Junction field effect transistor 120 Semiconductor device 121 1st semiconductor region 204 2nd semiconductor region 207 Contact plug

Claims (12)

接合型電界効果トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
その一部が前記接合型電界効果トランジスタのゲート領域となる、第1導電型の第1半導体領域が配された半導体基板の上に、平面視で前記第1半導体領域に内包された第1コンタクトホールを形成する第1工程と、
前記第1コンタクトホールを通して、前記第1導電型と反対導電型の第2導電型のイオン注入を行ない、前記接合型電界効果トランジスタのソース領域もしくはドレイン領域の一方となる前記第2導電型の第2半導体領域を、前記第1半導体領域に形成する第2工程と、
前記第1コンタクトホールに、前記第2半導体領域に電気的に接続される導電体を形成する第3工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a junction field effect transistor,
A first contact included in the first semiconductor region in plan view on a semiconductor substrate on which a first semiconductor region of a first conductivity type is disposed, a part of which becomes a gate region of the junction field effect transistor A first step of forming a hole;
Through the first contact hole, ion implantation of the second conductivity type opposite to the first conductivity type is performed, and the second conductivity type second ion which becomes one of the source region or the drain region of the junction field effect transistor. A second step of forming two semiconductor regions in the first semiconductor region;
Forming a conductor electrically connected to the second semiconductor region in the first contact hole;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
更にチャネル領域となる第2導電型の第4半導体領域を形成する工程を有し、
前記第4半導体領域は、平面視で前記コンタクトホールとは異なる形状の開口部を有する第1マスクを用いて、第2導電型の不純物をイオン注入することにより、前記半導体基板の表面と前記第4半導体領域との間に前記第2半導体領域が位置するように且つ前記第4半導体領域と前記第2半導体領域とが電気的に接続されるように、形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
And a step of forming a second conductivity type fourth semiconductor region to be a channel region,
The fourth semiconductor region is ion-implanted with a second conductivity type impurity using a first mask having an opening having a shape different from that of the contact hole in plan view. The fourth semiconductor region is formed such that the second semiconductor region is positioned between the fourth semiconductor region and the fourth semiconductor region and the second semiconductor region are electrically connected to each other. 2. A method for manufacturing a semiconductor device according to 1.
更に、
前記第4半導体領域を形成する前に、
前記半導体基板に第2導電型のイオン注入を行なうことで、前記第2導電型の第5半導体領域を形成する工程と、
前記第5半導体領域の一部に前記第1導電型のイオン注入を行なうことで、前記第5半導体領域に内包されるように、前記第1導電型の第6半導体領域を形成する工程と、を有し、
前記第5半導体領域のうち、前記第6半導体領域を形成するイオン注入の際に前記第1導電型のイオン注入がなされなかった部分が、前記接合型電界効果トランジスタの前記ソース領域もしくは前記ドレイン領域の他方の領域となる第3半導体領域となり、
前記第6半導体領域の少なくとも一部が前記ゲート領域となり、
前記第3半導体領域と前記チャネル領域となる前記第4半導体領域とが電気的に接続することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
Furthermore,
Before forming the fourth semiconductor region,
Forming a second semiconductor region of the second conductivity type by performing second conductivity type ion implantation on the semiconductor substrate;
Forming the sixth semiconductor region of the first conductivity type so as to be included in the fifth semiconductor region by performing ion implantation of the first conductivity type into a part of the fifth semiconductor region; Have
Of the fifth semiconductor region, a portion where the first conductivity type ion implantation is not performed at the time of ion implantation forming the sixth semiconductor region is the source region or the drain region of the junction field effect transistor. A third semiconductor region to be the other region of
At least a portion of the sixth semiconductor region serves as the gate region;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the third semiconductor region and the fourth semiconductor region serving as the channel region are electrically connected.
平面視で、前記第1マスクの前記開口部の端部が、前記第3半導体領域の上に配されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein an end of the opening of the first mask is arranged on the third semiconductor region in a plan view. 前記第1工程において、
平面視で、前記第3半導体領域の上に位置するように配された第2コンタクトホールと、前記第1半導体領域の上に位置するように配された第3コンタクトホールとを形成することを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。
In the first step,
Forming a second contact hole disposed on the third semiconductor region and a third contact hole disposed on the first semiconductor region in plan view; 5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the method is a semiconductor device.
前記第1工程の後に、前記第2コンタクトホールと前記第3コンタクトホールとを覆い、且つ、平面視で、前記第1コンタクトホールを内包するように配された開口部を有する第2マスクを形成し、
前記第2マスクを用いて、前記第2工程のイオン注入を行い、
前記第2マスクを除去した後、前記第3工程を行うことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
After the first step, a second mask is formed which covers the second contact hole and the third contact hole and has an opening arranged so as to include the first contact hole in a plan view. And
Using the second mask, ion implantation in the second step is performed,
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the third step is performed after removing the second mask.
前記第1コンタクトホールは、複数のコンタクトホールを有し、
前記複数のコンタクトホールは、平面視で1つの前記第1半導体領域に内包されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The first contact hole has a plurality of contact holes,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of contact holes are included in one first semiconductor region in a plan view.
前記第2工程を行った後で、且つ前記第3工程を行う前に、前記半導体基板を熱処理することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is heat-treated after performing the second step and before performing the third step. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする半導体装置。   A semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 光電変換部と増幅トランジスタを少なくとも含み、前記増幅トランジスタに接合型電界効果トランジスタを用いてなる画素を有する撮像装置の製造方法であって、
その一部が前記接合型電界効果トランジスタのゲート領域となる、第1導電型の第1半導体領域が配された半導体基板の上に、平面視で前記第1半導体領域に内包された第1コンタクトホールを形成する第1工程と、
前記第1コンタクトホールを通して、前記第1導電型と反対導電型の第2導電型のイオン注入を行ない、前記接合型電界効果トランジスタのソース領域もしくはドレイン領域の一方となる前記第2導電型の第2半導体領域を形成する第2工程と、
前記第1コンタクトホールに、前記第2半導体領域に電気的に接続される導電体を形成する第3工程と、
前記光電変換部を構成する半導体領域を前記第1半導体領域から離れた位置に形成する工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
A method for manufacturing an imaging device including at least a photoelectric conversion unit and an amplification transistor, and having a pixel using a junction field effect transistor as the amplification transistor,
A first contact included in the first semiconductor region in plan view on a semiconductor substrate on which a first semiconductor region of a first conductivity type is disposed, a part of which becomes a gate region of the junction field effect transistor A first step of forming a hole;
Through the first contact hole, ion implantation of the second conductivity type opposite to the first conductivity type is performed, and the second conductivity type second ion which becomes one of the source region or the drain region of the junction field effect transistor. A second step of forming two semiconductor regions;
Forming a conductor electrically connected to the second semiconductor region in the first contact hole;
Forming a semiconductor region constituting the photoelectric conversion portion at a position away from the first semiconductor region;
A method for manufacturing an imaging apparatus, comprising:
前記半導体基板に第2導電型の半導体領域を形成する工程を更に有しており、当該第2導電型の半導体領域の中に前記光電変換部と前記第1半導体領域が形成されることを特徴とする請求項10に記載の撮像装置の製造方法。   The method further includes the step of forming a second conductivity type semiconductor region on the semiconductor substrate, wherein the photoelectric conversion portion and the first semiconductor region are formed in the second conductivity type semiconductor region. The manufacturing method of the imaging device according to claim 10. 請求項10または11に記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus manufactured by the manufacturing method according to claim 10 or 11.
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