JP2526512B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JP2526512B2 JP2526512B2 JP5274132A JP27413293A JP2526512B2 JP 2526512 B2 JP2526512 B2 JP 2526512B2 JP 5274132 A JP5274132 A JP 5274132A JP 27413293 A JP27413293 A JP 27413293A JP 2526512 B2 JP2526512 B2 JP 2526512B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の製造方
法に関し、特に、いわゆる埋め込み型フォトダイオード
を受光部に用いた固体撮像装置の製造に好適な固体撮像
装置の製造方法に関する。
法に関し、特に、いわゆる埋め込み型フォトダイオード
を受光部に用いた固体撮像装置の製造に好適な固体撮像
装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置の受光部にＰＮ接合型のフ
ォトダイオードを用いると、フォトダイオードのＮ型領
域の表面が完全に空乏化することにより、Ｓｉ−ＳｉＯ
2 界面に存在する表面準位による暗電流成分が多くな
り、低照度時の固体撮像装置のＳＮ比が劣化する。
ォトダイオードを用いると、フォトダイオードのＮ型領
域の表面が完全に空乏化することにより、Ｓｉ−ＳｉＯ
2 界面に存在する表面準位による暗電流成分が多くな
り、低照度時の固体撮像装置のＳＮ比が劣化する。
【０００３】従来、この暗電流を低減するために、フォ
トダイオードのＮ型領域の表面に濃度の高いＰ+ 型領域
を形成し、フォトダイオードをいわゆる埋め込み型にし
て、Ｎ型領域の空乏層が基板表面に到達しないようにし
ていた。
トダイオードのＮ型領域の表面に濃度の高いＰ+ 型領域
を形成し、フォトダイオードをいわゆる埋め込み型にし
て、Ｎ型領域の空乏層が基板表面に到達しないようにし
ていた。
【０００４】図９乃至図１２はそれぞれ、埋め込み型フ
ォトダイオードを受光部に用いた固体撮像装置の製造方
法の一従来例を説明するための図である。
ォトダイオードを受光部に用いた固体撮像装置の製造方
法の一従来例を説明するための図である。
【０００５】Ｐウェル102 （他の導電型の半導体層）
が、図９（Ａ）に示すように、Ｎ型半導体基板101 （一
導電型の半導体基板）内に形成される。続いて、シリコ
ン酸化膜103 が、同図（Ｂ）に示すように、Ｎ型半導体
基板101 上に形成されたのち、第１のフォトレジスト12
1 がシリコン酸化膜103 上に塗布される。続いて、第１
のフォトレジスト121 に露光および現像が施されたの
ち、第１のフォトレジスト121 をマスクとしたイオン注
入および不純物熱拡散が行われることにより、フォトダ
イオード用Ｎ型領域104 （一導電型の光電変換領域）が
Ｐウェル102 内に形成される。
が、図９（Ａ）に示すように、Ｎ型半導体基板101 （一
導電型の半導体基板）内に形成される。続いて、シリコ
ン酸化膜103 が、同図（Ｂ）に示すように、Ｎ型半導体
基板101 上に形成されたのち、第１のフォトレジスト12
1 がシリコン酸化膜103 上に塗布される。続いて、第１
のフォトレジスト121 に露光および現像が施されたの
ち、第１のフォトレジスト121 をマスクとしたイオン注
入および不純物熱拡散が行われることにより、フォトダ
イオード用Ｎ型領域104 （一導電型の光電変換領域）が
Ｐウェル102 内に形成される。
【０００６】その後、第１のフォトレジスト121 が除去
されたのち、第２のフォトレジスト122 がシリコン酸化
膜103 上に塗布され、フォトリソグラフィー技術によっ
てレジストパターンが形成される。形成されたレジスト
パターンをマスクとしたイオン注入が行われることによ
り、電荷転送用Ｎ型領域105 （一導電型の電荷転送領
域）が、図１０（Ａ）に示すように、Ｐウェル102 内の
フォトダイオード用Ｎ型領域104 の図示両側に形成され
る。続いて、第２のフォトレジスト122 が除去されたの
ち、第３のフォトレジスト123 がシリコン酸化膜103 上
に塗布され、フォトリソグラフィー技術によってレジス
トパターンが形成される。形成されたレジストパターン
をマスクとしたイオン注入が行われることにより、チャ
ネルストップ領域となるチャネルストップ用Ｐ+ 領域10
6 が、図１０（Ｂ）に示すように、Ｐウェル102 内の図
示左側の電荷転送用Ｎ型領域105 とフォトダイオード用
Ｎ型領域104 との間および図示右側の電荷転送用Ｎ型領
域105 の図示右側に形成される。
されたのち、第２のフォトレジスト122 がシリコン酸化
膜103 上に塗布され、フォトリソグラフィー技術によっ
てレジストパターンが形成される。形成されたレジスト
パターンをマスクとしたイオン注入が行われることによ
り、電荷転送用Ｎ型領域105 （一導電型の電荷転送領
域）が、図１０（Ａ）に示すように、Ｐウェル102 内の
フォトダイオード用Ｎ型領域104 の図示両側に形成され
る。続いて、第２のフォトレジスト122 が除去されたの
ち、第３のフォトレジスト123 がシリコン酸化膜103 上
に塗布され、フォトリソグラフィー技術によってレジス
トパターンが形成される。形成されたレジストパターン
をマスクとしたイオン注入が行われることにより、チャ
ネルストップ領域となるチャネルストップ用Ｐ+ 領域10
6 が、図１０（Ｂ）に示すように、Ｐウェル102 内の図
示左側の電荷転送用Ｎ型領域105 とフォトダイオード用
Ｎ型領域104 との間および図示右側の電荷転送用Ｎ型領
域105 の図示右側に形成される。
【０００７】その後、シリコン酸化膜103 がエッチング
除去されたのち、熱酸化によって第１のゲート酸化膜
（不図示）が形成されるとともに、減圧ＣＶＤ法によっ
て第１の多結晶シリコン層が堆積される。続いて、第１
の多結晶シリコン層にフォトリソグラフィー技術および
ドライエッチング法が適用されることにより、電荷転送
を行うための第１の多結晶シリコン電極（不図示）が形
成される。続いて、第１の多結晶シリコン電極をマスク
として第１のゲート酸化膜がエッチング除去されたの
ち、新たな熱酸化によって、第２のゲート酸化膜110
が、図１１（Ａ）に示すように、形成される。続いて、
第１の多結晶シリコン電極が形成されたのと同様の方法
により、フォトダイオードから電荷転送領域への信号電
荷の読出しと電荷転送とを行うための第２の多結晶シリ
コン電極112 が形成される。なお、フォトダイオード用
Ｎ型領域104 と図１１（Ｂ）図示右側の電荷転送用Ｎ型
領域105との間のＰウェル102 の表面層が、光電変換領
域から電荷転送領域へ信号電荷を読出すための電荷読出
し領域として機能する。
除去されたのち、熱酸化によって第１のゲート酸化膜
（不図示）が形成されるとともに、減圧ＣＶＤ法によっ
て第１の多結晶シリコン層が堆積される。続いて、第１
の多結晶シリコン層にフォトリソグラフィー技術および
ドライエッチング法が適用されることにより、電荷転送
を行うための第１の多結晶シリコン電極（不図示）が形
成される。続いて、第１の多結晶シリコン電極をマスク
として第１のゲート酸化膜がエッチング除去されたの
ち、新たな熱酸化によって、第２のゲート酸化膜110
が、図１１（Ａ）に示すように、形成される。続いて、
第１の多結晶シリコン電極が形成されたのと同様の方法
により、フォトダイオードから電荷転送領域への信号電
荷の読出しと電荷転送とを行うための第２の多結晶シリ
コン電極112 が形成される。なお、フォトダイオード用
Ｎ型領域104 と図１１（Ｂ）図示右側の電荷転送用Ｎ型
領域105との間のＰウェル102 の表面層が、光電変換領
域から電荷転送領域へ信号電荷を読出すための電荷読出
し領域として機能する。
【０００８】その後、露出している第２のゲート酸化膜
110 がエッチング除去されたのち、熱酸化によって、薄
いシリコン酸化膜113 が、図１１（Ｂ）に示すように、
Ｎ型半導体基板101 上に形成される。続いて、上述した
第１の多結晶シリコン電極および第２の多結晶シリコン
電極112 をマスクとしたイオン注入が行われることによ
り、浅いＰ+ 型領域114 がフォトダイオード用Ｎ型領域
104 の表面に形成される。最後に、層間絶縁膜115 が、
図１２に示すように、薄いシリコン酸化膜113上に形成
されたのち、遮光用のアルミニウム膜116 が層間絶縁膜
115 上に形成されることにより、埋め込み型フォトダイ
オードを受光部に用いた固体撮像装置が作成される。
110 がエッチング除去されたのち、熱酸化によって、薄
いシリコン酸化膜113 が、図１１（Ｂ）に示すように、
Ｎ型半導体基板101 上に形成される。続いて、上述した
第１の多結晶シリコン電極および第２の多結晶シリコン
電極112 をマスクとしたイオン注入が行われることによ
り、浅いＰ+ 型領域114 がフォトダイオード用Ｎ型領域
104 の表面に形成される。最後に、層間絶縁膜115 が、
図１２に示すように、薄いシリコン酸化膜113上に形成
されたのち、遮光用のアルミニウム膜116 が層間絶縁膜
115 上に形成されることにより、埋め込み型フォトダイ
オードを受光部に用いた固体撮像装置が作成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】近年、固体撮像装置の
高解像度化のため、画素寸法を微細に形成し、画素数を
増加することが行われているが、それに伴い、フォトダ
イオードとして機能するフォトダイオード用Ｎ型領域10
4 の縮小化がなされる。このことはフォトダイオードに
入る光量の低下をもたらし、感度やＳＮ比の低下を招
く。したがって、素子分離領域などの光電変換に無効な
領域を極力小さくし、フォトダイオードの面積を拡大す
ることが重要である。このために、従来よりも微細な寸
法を高精度に制御することが、非常に重要になる。
高解像度化のため、画素寸法を微細に形成し、画素数を
増加することが行われているが、それに伴い、フォトダ
イオードとして機能するフォトダイオード用Ｎ型領域10
4 の縮小化がなされる。このことはフォトダイオードに
入る光量の低下をもたらし、感度やＳＮ比の低下を招
く。したがって、素子分離領域などの光電変換に無効な
領域を極力小さくし、フォトダイオードの面積を拡大す
ることが重要である。このために、従来よりも微細な寸
法を高精度に制御することが、非常に重要になる。
【００１０】埋め込み型フォトダイオードを受光部に用
いた上述した固体撮像装置では、フォトダイオード用Ｎ
型領域104 は、たとえば、１００〜２００ＫｅＶの加速
エネルギーでＮ型不純物であるリンをイオン注入したの
ち、１０００℃以上で長時間熱処理することにより、形
成される。しかし、高温熱処理によってリンが横方向に
も拡散するため、平面内部のパターン寸法を微細に形成
するのは非常に困難である。そこで、最近、高エネルギ
ーイオン注入技術を用いてＮ型不純物をイオン注入した
のち、不純物の活性化のために９５０℃以下の低温で短
時間の熱処理を行う方法によりフォトダイオードのＮ型
領域を形成することが行われている。この方法による
と、フォトダイオードをＮ型領域の横方向への広がりを
少なく制御して形成できる利点がある。
いた上述した固体撮像装置では、フォトダイオード用Ｎ
型領域104 は、たとえば、１００〜２００ＫｅＶの加速
エネルギーでＮ型不純物であるリンをイオン注入したの
ち、１０００℃以上で長時間熱処理することにより、形
成される。しかし、高温熱処理によってリンが横方向に
も拡散するため、平面内部のパターン寸法を微細に形成
するのは非常に困難である。そこで、最近、高エネルギ
ーイオン注入技術を用いてＮ型不純物をイオン注入した
のち、不純物の活性化のために９５０℃以下の低温で短
時間の熱処理を行う方法によりフォトダイオードのＮ型
領域を形成することが行われている。この方法による
と、フォトダイオードをＮ型領域の横方向への広がりを
少なく制御して形成できる利点がある。
【００１１】しかしながら、上述した２つのフォトダイ
オード形成技術を用いる場合、ともに、フォトダイオー
ドのＮ型領域と表面層のＰ+ 領域との位置合わせは目合
わせにより行われているので、フォトレジスト工程の目
合わせ誤差や加工寸法のばらつきにより、フォトダイオ
ードのＮ型領域と多結晶シリコン電極との重なり寸法
に、たとえば０．２〜０．４μのマージンをもたせる必
要があり、このマージン寸法分がフォトダイオードから
電荷転送領域への信号電荷の読出しのしきい値電圧をば
らつかせる原因となっていた。
オード形成技術を用いる場合、ともに、フォトダイオー
ドのＮ型領域と表面層のＰ+ 領域との位置合わせは目合
わせにより行われているので、フォトレジスト工程の目
合わせ誤差や加工寸法のばらつきにより、フォトダイオ
ードのＮ型領域と多結晶シリコン電極との重なり寸法
に、たとえば０．２〜０．４μのマージンをもたせる必
要があり、このマージン寸法分がフォトダイオードから
電荷転送領域への信号電荷の読出しのしきい値電圧をば
らつかせる原因となっていた。
【００１２】これを改善するべく、特開平３−１８１１
７１号公報には、加工済の多結晶シリコン電極をマスク
としてＮ型不純物およびＰ型不純物をイオン注入するこ
とにより、フォトダイオードのＰＮ層を作る方法が示さ
れている。しかし、この方法では高エネルギーイオン注
入技術を適用したフォトダイオードのＮ型領域の形成は
できない。なぜならば、この方法でフォトダイオードの
Ｎ型領域の形成のために、Ｎ型不純物としてリンをイオ
ン注入するときを考えると、良好な光電変換特性を得る
ためにフォトダイオードの拡散深さとして０．８〜１μ
ｍを形成するには、４００〜５００ＫｅＶのエネルギー
でイオン注入しなければならない。このためのマスクと
して０．６〜０．７μｍの膜厚の多結晶シリコン電極が
必要であるが、多結晶シリコン電極の膜厚は通常０．２
〜０．４μｍであるので、リンイオンが多結晶シリコン
電極を突き抜けてしまい、フォトダイオード以外の領域
にもリンがイオン注入されてしまうという問題が起こ
る。
７１号公報には、加工済の多結晶シリコン電極をマスク
としてＮ型不純物およびＰ型不純物をイオン注入するこ
とにより、フォトダイオードのＰＮ層を作る方法が示さ
れている。しかし、この方法では高エネルギーイオン注
入技術を適用したフォトダイオードのＮ型領域の形成は
できない。なぜならば、この方法でフォトダイオードの
Ｎ型領域の形成のために、Ｎ型不純物としてリンをイオ
ン注入するときを考えると、良好な光電変換特性を得る
ためにフォトダイオードの拡散深さとして０．８〜１μ
ｍを形成するには、４００〜５００ＫｅＶのエネルギー
でイオン注入しなければならない。このためのマスクと
して０．６〜０．７μｍの膜厚の多結晶シリコン電極が
必要であるが、多結晶シリコン電極の膜厚は通常０．２
〜０．４μｍであるので、リンイオンが多結晶シリコン
電極を突き抜けてしまい、フォトダイオード以外の領域
にもリンがイオン注入されてしまうという問題が起こ
る。
【００１３】本発明の目的は、微細化および高感度化に
対応し、光電変換領域での暗電流の低減化が図れる固体
撮像装置が製造できる、固体撮像装置の製造方法を提供
することにある。
対応し、光電変換領域での暗電流の低減化が図れる固体
撮像装置が製造できる、固体撮像装置の製造方法を提供
することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
製造方法は、一導電型の半導体基板内に形成された他の
導電型の半導体層と、該半導体層の表面領域内に形成さ
れた前記一導電型の光電変換領域と、前記半導体層の表
面領域内に形成された、前記光電変換領域で発生された
信号電荷の転送を受ける前記一導電型の電荷転送領域
と、前記半導体層の表面領域内の前記光電変換領域と前
記電荷転送領域との間に形成された、該光電変換領域か
ら該電荷転送領域へ前記信号電荷を読出すための電荷読
出し領域とを備えた固体撮像装置の製造に用いられる、
固体撮像装置の製造方法において、前記半導体基板内に
前記半導体層を形成する第１の工程と、該半導体層の表
面領域内に前記電荷転送領域を形成する第２の工程と、
前記半導体層の表面領域内に前記電荷読出し領域を形成
する第３の工程と、前記半導体層の表面上に酸化膜を形
成する第４の工程と、該電荷転送領域の所定部分および
その周辺上に前記酸化膜を介して電荷転送電極を形成す
る第５の工程と、該電荷転送電極をマスクとして前記酸
化膜をエッチング除去して、前記電荷転送領域の前記所
定部分およびその周辺上に第１のゲート絶縁膜を形成す
る第６の工程と、前記半導体層上に第２のゲート絶縁膜
を形成する第７の工程と、該第２のゲート絶縁膜上に電
荷転送電極材料層を形成する第８の工程と、前記電荷転
送領域の前記所定部分および前記光電変換領域が形成さ
れる部分を除く前記電荷転送電極材料層上にマスク材料
層を形成する第９の工程と、前記電荷転送電極および前
記電荷転送電極材料層を二層に重ねた領域と前記マスク
材料層とをマスクとして、前記他の導電型の不純物を前
記半導体層内に高エネルギーでイオン注入して前記光電
変換領域を形成する第１０の工程とを含むことを特徴と
する。
製造方法は、一導電型の半導体基板内に形成された他の
導電型の半導体層と、該半導体層の表面領域内に形成さ
れた前記一導電型の光電変換領域と、前記半導体層の表
面領域内に形成された、前記光電変換領域で発生された
信号電荷の転送を受ける前記一導電型の電荷転送領域
と、前記半導体層の表面領域内の前記光電変換領域と前
記電荷転送領域との間に形成された、該光電変換領域か
ら該電荷転送領域へ前記信号電荷を読出すための電荷読
出し領域とを備えた固体撮像装置の製造に用いられる、
固体撮像装置の製造方法において、前記半導体基板内に
前記半導体層を形成する第１の工程と、該半導体層の表
面領域内に前記電荷転送領域を形成する第２の工程と、
前記半導体層の表面領域内に前記電荷読出し領域を形成
する第３の工程と、前記半導体層の表面上に酸化膜を形
成する第４の工程と、該電荷転送領域の所定部分および
その周辺上に前記酸化膜を介して電荷転送電極を形成す
る第５の工程と、該電荷転送電極をマスクとして前記酸
化膜をエッチング除去して、前記電荷転送領域の前記所
定部分およびその周辺上に第１のゲート絶縁膜を形成す
る第６の工程と、前記半導体層上に第２のゲート絶縁膜
を形成する第７の工程と、該第２のゲート絶縁膜上に電
荷転送電極材料層を形成する第８の工程と、前記電荷転
送領域の前記所定部分および前記光電変換領域が形成さ
れる部分を除く前記電荷転送電極材料層上にマスク材料
層を形成する第９の工程と、前記電荷転送電極および前
記電荷転送電極材料層を二層に重ねた領域と前記マスク
材料層とをマスクとして、前記他の導電型の不純物を前
記半導体層内に高エネルギーでイオン注入して前記光電
変換領域を形成する第１０の工程とを含むことを特徴と
する。
【００１５】ここで、前記電荷転送電極および前記電荷
転送電極材料層を二層に重ねた領域と前記マスク材料層
とをマスクとして、前記一導電型の不純物を高エネルギ
ーで導入して、前記光電変換領域の表面層内に薄い前記
一導電型の不純物層を形成する第１１の工程をさらに含
んでいてもよい。
転送電極材料層を二層に重ねた領域と前記マスク材料層
とをマスクとして、前記一導電型の不純物を高エネルギ
ーで導入して、前記光電変換領域の表面層内に薄い前記
一導電型の不純物層を形成する第１１の工程をさらに含
んでいてもよい。
【００１６】
【作用】本発明の固体撮像装置の製造方法では、電荷転
送電極および電荷転送電極材料層を二層に重ねた領域と
マスク材料層とをマスクとして、他の導電型の不純物を
半導体層内に高エネルギーでイオン注入して光電変換領
域を形成する第１０の工程とを含むことにより、光電変
換領域を形成する際の他の導電型の不純物の横方向拡散
を抑えることができる。
送電極および電荷転送電極材料層を二層に重ねた領域と
マスク材料層とをマスクとして、他の導電型の不純物を
半導体層内に高エネルギーでイオン注入して光電変換領
域を形成する第１０の工程とを含むことにより、光電変
換領域を形成する際の他の導電型の不純物の横方向拡散
を抑えることができる。
【００１７】また、電荷転送電極および電荷転送電極材
料層を二層に重ねた領域とマスク材料層とをマスクとし
て、一導電型の不純物を高エネルギーで導入して、光電
変換領域の表面層内に薄い一導電型の不純物層を形成す
る第１１の工程をさらに含むことにより、光電変換領域
からの信号電荷の電荷転送領域へ読み出しが良好に行わ
れる位置に、薄い一導電型の不純物層を制御性よく形成
できる。
料層を二層に重ねた領域とマスク材料層とをマスクとし
て、一導電型の不純物を高エネルギーで導入して、光電
変換領域の表面層内に薄い一導電型の不純物層を形成す
る第１１の工程をさらに含むことにより、光電変換領域
からの信号電荷の電荷転送領域へ読み出しが良好に行わ
れる位置に、薄い一導電型の不純物層を制御性よく形成
できる。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例について、図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１９】図１乃至図７はそれぞれ、本発明の固体撮
像装置の製造方法の第１の実施例を説明するための図で
ある。
像装置の製造方法の第１の実施例を説明するための図で
ある。
【００２０】Ｐウェル２（他の導電型の半導体層）が、
図１（Ａ）に示すように、Ｎ型半導体基板１（一導電型
の半導体基板）内に形成される（以上、本発明の第１の
工程）。続いて、第１のシリコン酸化膜３が、図１
（Ｂ）に示すように、Ｎ型半導体基板１上に形成された
のち、フォトレジストリソグラフィー技術によって、マ
スクとなるレジストパターンが形成される。続いて、形
成されたレジストパターンをマスクとしたイオン注入お
よび不純物熱拡散が行われることにより、電荷転送用Ｎ
型領域５（一導電型の電荷転送領域）がＰウェル２の表
面領域内に形成される（以上、本発明の第２の工程）。
図１（Ａ）に示すように、Ｎ型半導体基板１（一導電型
の半導体基板）内に形成される（以上、本発明の第１の
工程）。続いて、第１のシリコン酸化膜３が、図１
（Ｂ）に示すように、Ｎ型半導体基板１上に形成された
のち、フォトレジストリソグラフィー技術によって、マ
スクとなるレジストパターンが形成される。続いて、形
成されたレジストパターンをマスクとしたイオン注入お
よび不純物熱拡散が行われることにより、電荷転送用Ｎ
型領域５（一導電型の電荷転送領域）がＰウェル２の表
面領域内に形成される（以上、本発明の第２の工程）。
【００２１】その後、電荷転送用Ｎ型領域５が形成され
たのと同様の方法により、チャネルストップ用Ｐ+ 領域
６がＰウェル２の表面領域内に形成される。このとき、
固体撮像装置の図３に示すＡ−Ａ’線での断面において
は、図４（Ａ）に示すように、チャネルストップ用Ｐ+
領域６が電荷転送用Ｎ型領域５の図示左右に形成され
る。また、固体撮像装置の図３に示すＢ−Ｂ’線での断
面においては、図２および図４（Ｂ）に示すように、チ
ャネルストップ用Ｐ+ 領域６が電荷転送用Ｎ型領域５の
図示右側に形成される。その結果、図４（Ｂ）図示右側
の電荷転送用Ｎ型領域５の図示左側のチャネルストップ
用Ｐ+ 領域６が形成されないＰウェル２の表面層が光電
変換領域から電荷転送領域へ信号電荷を読出すための電
荷読出し領域として機能することとなるため、該電荷読
出し領域が同時に形成されたこととなる（以上、本発明
の第３の工程）。続いて、第１のシリコン酸化膜３がす
べてエッチング除去されたのち、熱酸化によって、第１
のゲート酸化膜７（図４（Ａ）参照）を形成するための
第２のシリコン酸化膜（不図示）がＰウェル２の表面上
に形成される（以上、本発明の第４の工程）。
たのと同様の方法により、チャネルストップ用Ｐ+ 領域
６がＰウェル２の表面領域内に形成される。このとき、
固体撮像装置の図３に示すＡ−Ａ’線での断面において
は、図４（Ａ）に示すように、チャネルストップ用Ｐ+
領域６が電荷転送用Ｎ型領域５の図示左右に形成され
る。また、固体撮像装置の図３に示すＢ−Ｂ’線での断
面においては、図２および図４（Ｂ）に示すように、チ
ャネルストップ用Ｐ+ 領域６が電荷転送用Ｎ型領域５の
図示右側に形成される。その結果、図４（Ｂ）図示右側
の電荷転送用Ｎ型領域５の図示左側のチャネルストップ
用Ｐ+ 領域６が形成されないＰウェル２の表面層が光電
変換領域から電荷転送領域へ信号電荷を読出すための電
荷読出し領域として機能することとなるため、該電荷読
出し領域が同時に形成されたこととなる（以上、本発明
の第３の工程）。続いて、第１のシリコン酸化膜３がす
べてエッチング除去されたのち、熱酸化によって、第１
のゲート酸化膜７（図４（Ａ）参照）を形成するための
第２のシリコン酸化膜（不図示）がＰウェル２の表面上
に形成される（以上、本発明の第４の工程）。
【００２２】その後、減圧ＣＶＤ法によって、第１の多
結晶シリコン電極８（図４（Ａ）参照）を形成するため
の第１の多結晶シリコン層（不図示）が厚さ０．２〜
０．４μｍほど堆積される。続いて、第１の多結晶シリ
コン電極８などが形成されるが、以下の工程において
は、固体撮像装置の図３に示すＡ−Ａ’線での断面とＢ
−Ｂ’線での断面とでは、縦構造が異なってくる。そこ
で、以下の説明においては、固体撮像装置の図３に示す
Ａ−Ａ’線での断面の縦構造については、図４（Ａ）お
よび図５（Ａ）をそれぞれ参照し、また、固体撮像装置
の図３に示すＢ−Ｂ’線での断面については、図４
（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ａ），（Ｂ）および図７を
それぞれ参照する。
結晶シリコン電極８（図４（Ａ）参照）を形成するため
の第１の多結晶シリコン層（不図示）が厚さ０．２〜
０．４μｍほど堆積される。続いて、第１の多結晶シリ
コン電極８などが形成されるが、以下の工程において
は、固体撮像装置の図３に示すＡ−Ａ’線での断面とＢ
−Ｂ’線での断面とでは、縦構造が異なってくる。そこ
で、以下の説明においては、固体撮像装置の図３に示す
Ａ−Ａ’線での断面の縦構造については、図４（Ａ）お
よび図５（Ａ）をそれぞれ参照し、また、固体撮像装置
の図３に示すＢ−Ｂ’線での断面については、図４
（Ｂ），図５（Ｂ），図６（Ａ），（Ｂ）および図７を
それぞれ参照する。
【００２３】前記第１の多結晶シリコン層にフォトリソ
グラフィー技術およびドライエッチング法が適用される
ことにより、電荷転送を行うための第１の電荷転送電極
である第１の多結晶シリコン電極８が、図３および図４
（Ａ）に示すように、電荷転送用Ｎ型領域５の所定部分
およびその周辺上に前記第２のシリコン酸化膜を介して
形成される（以上、本発明の第５の工程）。続いて、第
１の多結晶シリコン電極８をマスクとして、前記第２の
シリコン酸化膜がエッチング除去されることにより、第
１のゲート絶縁膜である第１のゲート酸化膜７が、図４
（Ａ）に示すように、電荷転送用Ｎ型領域５の前記所定
部分およびその周辺上に形成される（以上、本発明の第
６の工程）。
グラフィー技術およびドライエッチング法が適用される
ことにより、電荷転送を行うための第１の電荷転送電極
である第１の多結晶シリコン電極８が、図３および図４
（Ａ）に示すように、電荷転送用Ｎ型領域５の所定部分
およびその周辺上に前記第２のシリコン酸化膜を介して
形成される（以上、本発明の第５の工程）。続いて、第
１の多結晶シリコン電極８をマスクとして、前記第２の
シリコン酸化膜がエッチング除去されることにより、第
１のゲート絶縁膜である第１のゲート酸化膜７が、図４
（Ａ）に示すように、電荷転送用Ｎ型領域５の前記所定
部分およびその周辺上に形成される（以上、本発明の第
６の工程）。
【００２４】その後、新たな熱酸化が行われることによ
り、第２のゲート絶縁膜である第２のゲート酸化膜１０
が、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｐウェル２上に
形成される（以上、本発明の第７の工程）。続いて、減
圧ＣＶＤ法によって、電荷転送電極材料層である第２の
多結晶シリコン層１１が、図４（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに、厚さ０．２〜０．４μｍほど第２のゲート酸化膜
１０上に堆積される（以上、本発明の第８の工程）。続
いて、フォトリソグラフィー技術によって、第２の多結
晶シリコン電極１２（図６（Ａ）参照）を形成するため
のエッチングマスクとなるマスク材料層であるフォトレ
ジスト９が、図３に示すように、第２の多結晶シリコン
層１１の表面上に、同図図示上下方向に所定の間隔をも
って形成される。このとき、図４（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、第１のゲート酸化膜７が形成された電荷転送用
Ｎ型領域５の前記所定部分およびフォトダイオード用Ｎ
型領域４（図５（Ａ），（Ｂ）参照）が形成される部分
には、フォトレジスト９は形成されない（以上、本発明
の第９の工程）。
り、第２のゲート絶縁膜である第２のゲート酸化膜１０
が、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、Ｐウェル２上に
形成される（以上、本発明の第７の工程）。続いて、減
圧ＣＶＤ法によって、電荷転送電極材料層である第２の
多結晶シリコン層１１が、図４（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに、厚さ０．２〜０．４μｍほど第２のゲート酸化膜
１０上に堆積される（以上、本発明の第８の工程）。続
いて、フォトリソグラフィー技術によって、第２の多結
晶シリコン電極１２（図６（Ａ）参照）を形成するため
のエッチングマスクとなるマスク材料層であるフォトレ
ジスト９が、図３に示すように、第２の多結晶シリコン
層１１の表面上に、同図図示上下方向に所定の間隔をも
って形成される。このとき、図４（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、第１のゲート酸化膜７が形成された電荷転送用
Ｎ型領域５の前記所定部分およびフォトダイオード用Ｎ
型領域４（図５（Ａ），（Ｂ）参照）が形成される部分
には、フォトレジスト９は形成されない（以上、本発明
の第９の工程）。
【００２５】その後、第１の多結晶シリコン電極８およ
び第２の多結晶シリコン層１１が二層に重ねられた領域
とフォトレジスト９とをマスクにして、高エネルギーイ
オン注入によって、たとえば５００ＫｅＶでリンがイオ
ン注入されることにより、深さ０．７〜０．８μｍの光
電変換領域であるフォトダイオード用Ｎ型領域４が形成
される。このとき、フォトダイオード用Ｎ型領域４は、
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、固体撮像装
置の図３に示すＡ−Ａ’線での断面においてもＢ−Ｂ’
線での断面においても形成される（以上、本発明の第１
０の工程）。
び第２の多結晶シリコン層１１が二層に重ねられた領域
とフォトレジスト９とをマスクにして、高エネルギーイ
オン注入によって、たとえば５００ＫｅＶでリンがイオ
ン注入されることにより、深さ０．７〜０．８μｍの光
電変換領域であるフォトダイオード用Ｎ型領域４が形成
される。このとき、フォトダイオード用Ｎ型領域４は、
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、固体撮像装
置の図３に示すＡ−Ａ’線での断面においてもＢ−Ｂ’
線での断面においても形成される（以上、本発明の第１
０の工程）。
【００２６】その後、フォトレジスト９をマスクとし
て、第２の多結晶シリコン層１１がドライエッチングさ
れることにより、第２の多結晶シリコン電極１２が、図
６（Ａ）に示すように、固体撮像装置の図３に示すＢ−
Ｂ’線での断面におけるフォトダイオード用Ｎ型領域４
以外の部分に形成される。続いて、フォトレジスト９が
除去されたのち、９５０℃以下の低温で、３０分程度の
フォトダイオード用Ｎ型領域４の活性化が行われる。続
いて、第１の多結晶シリコン電極８（図３参照）および
第２の多結晶シリコン電極１２をマスクとしたイオン注
入が行われることにより、浅いＰ+ 型領域１４が、図６
（Ｂ）に示すように、フォトダイオード用Ｎ型領域４の
表面層内に形成される。最後に、図７に示すように、層
間絶縁膜１５が形成されたのち、遮光用のアルミニウム
膜１６が形成されることにより、埋め込みフォトダイオ
ードを受光部に用いた固体撮像装置が得られる。
て、第２の多結晶シリコン層１１がドライエッチングさ
れることにより、第２の多結晶シリコン電極１２が、図
６（Ａ）に示すように、固体撮像装置の図３に示すＢ−
Ｂ’線での断面におけるフォトダイオード用Ｎ型領域４
以外の部分に形成される。続いて、フォトレジスト９が
除去されたのち、９５０℃以下の低温で、３０分程度の
フォトダイオード用Ｎ型領域４の活性化が行われる。続
いて、第１の多結晶シリコン電極８（図３参照）および
第２の多結晶シリコン電極１２をマスクとしたイオン注
入が行われることにより、浅いＰ+ 型領域１４が、図６
（Ｂ）に示すように、フォトダイオード用Ｎ型領域４の
表面層内に形成される。最後に、図７に示すように、層
間絶縁膜１５が形成されたのち、遮光用のアルミニウム
膜１６が形成されることにより、埋め込みフォトダイオ
ードを受光部に用いた固体撮像装置が得られる。
【００２７】図８（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、本発明の
固体撮像装置の製造方法の第２の実施例を説明するため
の図である。
固体撮像装置の製造方法の第２の実施例を説明するため
の図である。
【００２８】本実施例の固体撮像装置の製造方法におい
ても、フォトダイオード用Ｎ型領域４を形成するまでの
工程は、上述した図１（Ａ）から図５（Ａ）までに示し
た工程と同様であるので、その説明は省略する。
ても、フォトダイオード用Ｎ型領域４を形成するまでの
工程は、上述した図１（Ａ）から図５（Ａ）までに示し
た工程と同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】その後、フォトレジスト９と第１の多結晶
シリコン電極８および第２の多結晶シリコン層１１が二
層に重ねられた領域とをマスクにして、第２の多結晶シ
リコン層１１を通して、高エネルギーイオン注入技術を
用いて、Ｐ型不純物（たとえば、ボロン）が２００〜３
００ＫｅＶでイオン注入されることにより、フォトダイ
オード用Ｎ型領域４の表面層内に、浅いＰ+ 型領域１４
が形成される（以上、本発明の第１１の工程）。このと
きの固体撮像装置の図３に示すＡ−Ａ’線の断面におけ
る縦構造およびＢ−Ｂ’線の断面における縦構造はそれ
ぞれ、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すものとなる。
続いて、層間絶縁膜１５と遮光用のアルミニウム膜１６
との形成が同様にして行われることにより、埋め込みフ
ォトダイオードを受光部に用いた固体撮像装置が得られ
る。
シリコン電極８および第２の多結晶シリコン層１１が二
層に重ねられた領域とをマスクにして、第２の多結晶シ
リコン層１１を通して、高エネルギーイオン注入技術を
用いて、Ｐ型不純物（たとえば、ボロン）が２００〜３
００ＫｅＶでイオン注入されることにより、フォトダイ
オード用Ｎ型領域４の表面層内に、浅いＰ+ 型領域１４
が形成される（以上、本発明の第１１の工程）。このと
きの固体撮像装置の図３に示すＡ−Ａ’線の断面におけ
る縦構造およびＢ−Ｂ’線の断面における縦構造はそれ
ぞれ、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すものとなる。
続いて、層間絶縁膜１５と遮光用のアルミニウム膜１６
との形成が同様にして行われることにより、埋め込みフ
ォトダイオードを受光部に用いた固体撮像装置が得られ
る。
【００３０】本実施例の固体撮像装置の製造方法による
と、多結晶シリコン層によるＰ型不純物イオンの注入阻
止能力により、深さ０．１〜０．２μｍ程度の浅い注入
プロファイルをもつＰ+ 層を形成することができるた
め、波長の短い青色光に対するフォトダイオードの感度
を上げるのに効果がある。
と、多結晶シリコン層によるＰ型不純物イオンの注入阻
止能力により、深さ０．１〜０．２μｍ程度の浅い注入
プロファイルをもつＰ+ 層を形成することができるた
め、波長の短い青色光に対するフォトダイオードの感度
を上げるのに効果がある。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。
ので、次の効果を奏する。
【００３２】光電変換領域を形成する際の他の導電型の
不純物の横方向拡散を抑えることができ、また、光電変
換領域からの信号電荷の電荷転送領域へ読み出しが良好
に行われる位置に、薄い一導電型の不純物層を制御性よ
く形成できるため、固体撮像装置の微細化および高感度
化を図れるとともに、光電変換領域での暗電流の低減化
も図れる。
不純物の横方向拡散を抑えることができ、また、光電変
換領域からの信号電荷の電荷転送領域へ読み出しが良好
に行われる位置に、薄い一導電型の不純物層を制御性よ
く形成できるため、固体撮像装置の微細化および高感度
化を図れるとともに、光電変換領域での暗電流の低減化
も図れる。
【図１】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図２】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図３】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図４】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図５】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図６】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図７】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図８】本発明の固体撮像装置の製造方法の第１の実施
例を説明するための図である。
例を説明するための図である。
【図９】埋め込み型フォトダイオードを受光部に用いた
固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための図
である。
固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための図
である。
【図１０】埋め込み型フォトダイオードを受光部に用い
た固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための
図である。
た固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための
図である。
【図１１】埋め込み型フォトダイオードを受光部に用い
た固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための
図である。
た固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための
図である。
【図１２】埋め込み型フォトダイオードを受光部に用い
た固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための
図である。
た固体撮像装置の製造方法の一従来例を説明するための
図である。
１ Ｎ型半導体基板 ２ Ｐウェル ３ シリコン酸化膜 ４ フォトダイオード用Ｎ型領域 ５ 電荷転送用Ｎ型領域 ６ チャネルストップ用Ｐ+ 領域 ７ 第１のゲート酸化膜 ８ 第１の多結晶シリコン電極 ９ フォトレジスト １０ 第２のゲート酸化膜 １１ 第２の多結晶シリコン層 １２ 第２の多結晶シリコン電極 １４ 浅いＰ+ 領域 １５ 層間絶縁膜 １６ アルミニウム膜
Claims (2)
- 【請求項１】 一導電型の半導体基板内に形成された他
の導電型の半導体層と、 該半導体層の表面領域内に形成された前記一導電型の光
電変換領域と、 前記半導体層の表面領域内に形成された、前記光電変換
領域で発生された信号電荷の転送を受ける前記一導電型
の電荷転送領域と、 前記半導体層の表面領域内の前記光電変換領域と前記電
荷転送領域との間に形成された、該光電変換領域から該
電荷転送領域へ前記信号電荷を読出すための電荷読出し
領域とを備えた固体撮像装置の製造に用いられる、固体
撮像装置の製造方法において、 前記半導体基板内に前記半導体層を形成する第１の工程
と、 該半導体層の表面領域内に前記電荷転送領域を形成する
第２の工程と、 前記半導体層の表面領域内に前記電荷読出し領域を形成
する第３の工程と、 前記半導体層の表面上に酸化膜を形成する第４の工程
と、 該電荷転送領域の所定部分およびその周辺上に前記酸化
膜を介して電荷転送電極を形成する第５の工程と、 該電荷転送電極をマスクとして前記酸化膜をエッチング
除去して、前記電荷転送領域の前記所定部分およびその
周辺上に第１のゲート絶縁膜を形成する第６の工程と、 前記半導体層上に第２のゲート絶縁膜を形成する第７の
工程と、 該第２のゲート絶縁膜上に電荷転送電極材料層を形成す
る第８の工程と、 前記電荷転送領域の前記所定部分および前記光電変換領
域が形成される部分を除く前記電荷転送電極材料層上に
マスク材料層を形成する第９の工程と、 前記電荷転送電極および前記電荷転送電極材料層を二層
に重ねた領域と前記マスク材料層とをマスクとして、前
記他の導電型の不純物を前記半導体層内に高エネルギー
でイオン注入して前記光電変換領域を形成する第１０の
工程とを含むことを特徴とする、固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項２】 前記電荷転送電極および前記電荷転送電
極材料層を二層に重ねた領域と前記マスク材料層とをマ
スクとして、前記一導電型の不純物を高エネルギーで導
入して、前記光電変換領域の表面層内に薄い前記一導電
型の不純物層を形成する第１１の工程をさらに含む請求
項１記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5274132A JP2526512B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5274132A JP2526512B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130976A JPH07130976A (ja) | 1995-05-19 |
| JP2526512B2 true JP2526512B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17537470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5274132A Expired - Fee Related JP2526512B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2526512B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020058986A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-12 | 박종섭 | 벌크웨이퍼를 사용한 이미지센서 및 그 제조방법 |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP5274132A patent/JP2526512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07130976A (ja) | 1995-05-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |