JP2612108B2 - Method for manufacturing solid-state imaging device - Google Patents

Method for manufacturing solid-state imaging device

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JP2612108B2
JP2612108B2 JP10729591A JP10729591A JP2612108B2 JP 2612108 B2 JP2612108 B2 JP 2612108B2 JP 10729591 A JP10729591 A JP 10729591A JP 10729591 A JP10729591 A JP 10729591A JP 2612108 B2 JP2612108 B2 JP 2612108B2
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ion beam
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の拡散層
を形成するに際し、イオン注入のばらつきを低減した固
体撮像素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state image sensor in which a dispersion of ion implantation is reduced when forming a diffusion layer of the solid-state image sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体撮像素子の画素部及び転送部
の拡散層の形成には、イオン注入法を用いることが不可
欠となっている。イオン注入法を用いて固体撮像素子の
拡散層を形成する場合、各画素セルの均一な特性を得る
ために、イオン注入量のばらつきを少なくすることが必
要となってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, it has become indispensable to use an ion implantation method for forming diffusion layers in a pixel portion and a transfer portion of a solid-state image sensor. When a diffusion layer of a solid-state imaging device is formed by using an ion implantation method, it is necessary to reduce variations in the amount of ion implantation in order to obtain uniform characteristics of each pixel cell.

【0003】固体撮像素子の製造に使用されるイオン注
入装置は中電流タイプが主流であり、その大半に静電ス
キャン方式が採用されている。
The mainstream type of ion implantation apparatus used for manufacturing a solid-state imaging device is a medium current type, and most of the ion implantation apparatuses employ an electrostatic scanning system.

【0004】以下に従来の固体撮像素子の拡散層の形成
工程について説明する。図2に固体撮像素子の画素部の
拡散層の形成工程における断面構成を示す。図2に示す
固体撮像素子は、以下に示す製造方法によって作製され
る。まず、シリコン基板1上にP形拡散層2及び酸化膜
4を順次形成し、更に酸化膜4上の全面にフォトレジス
ト5を形成する。次に、フォトレジスト5のパターニン
グを行い、後にN形拡散層3が形成されるP形拡散層2
の部分の上方のフォトレジスト5を部分的に除去する。
[0004] A process for forming a diffusion layer of a conventional solid-state imaging device will be described below. FIG. 2 shows a cross-sectional configuration in a step of forming a diffusion layer in a pixel portion of the solid-state imaging device. The solid-state imaging device shown in FIG. 2 is manufactured by the following manufacturing method. First, a P-type diffusion layer 2 and an oxide film 4 are sequentially formed on a silicon substrate 1, and a photoresist 5 is formed on the entire surface of the oxide film 4. Next, the photoresist 5 is patterned, and the P-type diffusion layer 2 on which the N-type diffusion layer 3 is to be formed later is formed.
The photoresist 5 above the portion is partially removed.

【0005】次に、上記のようにパターニングされたフ
ォトレジスト5をマスクとして用い、イオンビーム6を
照射することにより、リンイオンの選択的注入を行う。
これにより、N形拡散層3が形成される。静電スキャン
方式のイオン注入装置においては、リンのイオン注入
は、垂直及び水平静電偏向周波数の合成で決定されるイ
オンビーム走査線上をイオンビームが一定速度で移動す
ることによって行われる。
Next, by using the photoresist 5 patterned as described above as a mask, an ion beam 6 is irradiated to selectively implant phosphorus ions.
Thereby, the N-type diffusion layer 3 is formed. In an electrostatic scan type ion implantation apparatus, phosphorus ion implantation is performed by moving an ion beam at a constant speed on an ion beam scanning line determined by a combination of vertical and horizontal electrostatic deflection frequencies.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法では、イオンビームの走査線の数は静電偏
向周波数で決まるので、必ず数十ミクロンから数百ミク
ロンの間隔でイオンビームの走査が行われている。一
方、この走査線上を移動しながらイオン注入を行うイオ
ンビームスポットの形状は大小様々であるため、イオン
ビームスポットが小さくなると均一なイオン注入が行わ
れず、画素セルが数千ミクロンに亘って縦横に数百個配
置されている固体撮像素子では、各画素セルの拡散層に
おけるイオン注入量が不均一になってしまう。また、イ
オンビームスポットが大きくなっても電流密度が不均一
であれば同様に均一なイオン注入が行われず、各画素の
拡散層におけるイオン注入量が不均一になるという問題
を有している。特に、固体撮像素子では画素へのイオン
注入量のばらつきは画像特性に大きく反映されるため、
大きな問題となっている。
However, in the above-mentioned conventional manufacturing method, since the number of scanning lines of the ion beam is determined by the electrostatic deflection frequency, the scanning of the ion beam is always performed at intervals of several tens to several hundreds of microns. Is being done. On the other hand, the shape of the ion beam spot where the ion implantation is performed while moving on the scanning line varies in size, so that when the ion beam spot is small, uniform ion implantation is not performed, and the pixel cell extends vertically and horizontally over several thousand microns. With hundreds of solid-state imaging devices, the amount of ion implantation in the diffusion layer of each pixel cell becomes non-uniform. In addition, even if the ion beam spot becomes large, if the current density is non-uniform, uniform ion implantation will not be performed similarly, and the amount of ion implantation in the diffusion layer of each pixel will be non-uniform. In particular, in a solid-state imaging device, since the variation in the amount of ion implantation into pixels is greatly reflected in image characteristics,
It is a big problem.

【0007】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、固体撮像素子の各画素セル内の拡散層におけるイオ
ン注入量のばらつきを低減することができる固体撮像素
子の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a method of manufacturing a solid-state imaging device capable of reducing variation in the amount of ion implantation in a diffusion layer in each pixel cell of the solid-state imaging device. Aim.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、イオンビームスポットの直径
を走査線の間隔より大きくして、広い領域に亘って均一
なイオン注入を行うものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the diameter of an ion beam spot is made larger than the interval between scanning lines, and uniform ion implantation is performed over a wide area. Is what you do.

【0009】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、イオン注入によって拡散層を形成する固体撮像素子
の製造方法を対象とし、イオン注入時におけるイオンビ
ームスポットの直径は10mm〜20mmに設定されている
構成とするものである。
Specifically, a solution taken by the invention of claim 1 is directed to a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a diffusion layer is formed by ion implantation, and the diameter of an ion beam spot at the time of ion implantation is 10 mm to 20 mm. This is the configuration that has been set.

【0010】また、請求項2の発明は、イオンビームス
ポット内で均一な電流密度が得られるように、イオンビ
ームスポットの形状を調整してイオン注入を行うもので
ある。
Further, according to the invention of claim 2, ion implantation is performed by adjusting the shape of the ion beam spot so as to obtain a uniform current density in the ion beam spot.

【0011】具体的に請求項2の発明が講じた解決手段
は、請求項1の発明の構成に、イオン注入は、均一な電
流密度を有する円形のイオンビームスポットを用いて行
われる構成を付加するものである。
Specifically, the solution taken by the invention of claim 2 is that the ion implantation is performed by using a circular ion beam spot having a uniform current density to the structure of the invention of claim 1. Is what you do.

【0012】[0012]

【作用】請求項1の発明の構成により、イオンビームス
ポットサイズを10mm〜20mmに設定してイオン注入が
行われるため、イオンビームの走査線の間隔より広い領
域に亘る各画素セルの拡散層のイオン注入量を均一にす
ることができる。
According to the first aspect of the present invention, since the ion implantation is performed with the ion beam spot size set to 10 mm to 20 mm, the diffusion layer of each pixel cell extends over a region wider than the interval between the scanning lines of the ion beam. The amount of ion implantation can be made uniform.

【0013】また、請求項2の発明の構成により、イオ
ンビームスポットの形状が円形とされるため、イオンビ
ームスポット内における電流密度を一定にすることがで
きる。
According to the second aspect of the present invention, the shape of the ion beam spot is circular, so that the current density in the ion beam spot can be made constant.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1は本実施例の固体撮像素子の製造方法
における固体撮像素子の画素部の拡散層の形成工程を示
している。図1に示す固体撮像素子は、以下に示す製造
方法によって作製される。まず、シリコン基板1上にP
形拡散層2及び酸化膜4を順次形成し、更に酸化膜4上
の全面にフォトレジスト5を形成する。次に、フォトレ
ジスト5のパターニングを行い、後にN形拡散層3が形
成されるP形拡散層2の部分の上方のフォトレジスト5
を部分的に除去する。
FIG. 1 shows a process of forming a diffusion layer in a pixel portion of a solid-state imaging device in a method of manufacturing a solid-state imaging device according to this embodiment. The solid-state imaging device shown in FIG. 1 is manufactured by the following manufacturing method. First, P on the silicon substrate 1
Formed diffusion layer 2 and oxide film 4 are sequentially formed, and a photoresist 5 is formed on the entire surface of oxide film 4. Next, the photoresist 5 is patterned, and the photoresist 5 above the portion of the P-type diffusion layer 2 where the N-type diffusion layer 3 is to be formed later is formed.
Is partially removed.

【0016】次に、上記のようにパターニングされたフ
ォトレジスト5をマスクとして用い、イオンビーム6を
照射することにより、リンイオンの選択的注入を行う。
これにより、N形拡散層3が形成される。イオン注入に
は静電スキャン方式の中電流イオン注入装置を使用し
た。イオンビームスポットの形状は、均一な電流密度が
得られるように円形とし、その直径を10mm〜20mmの
大きさに調整した。イオンビーム5のスポットの直径は
ビーム集向レンズの電圧を規定することによって調整さ
れ、イオンビーム6のスポットの形状はオシロスコープ
でビーム波形をモニターしながら調整される。
Next, by using the photoresist 5 patterned as described above as a mask, an ion beam 6 is irradiated to selectively implant phosphorus ions.
Thereby, the N-type diffusion layer 3 is formed. For the ion implantation, a medium current ion implantation apparatus of an electrostatic scan type was used. The shape of the ion beam spot was circular so as to obtain a uniform current density, and the diameter was adjusted to a size of 10 mm to 20 mm. The diameter of the spot of the ion beam 5 is adjusted by defining the voltage of the beam focusing lens, and the shape of the spot of the ion beam 6 is adjusted while monitoring the beam waveform with an oscilloscope.

【0017】本実施例の固体撮像素子の製造方法によれ
ば、走査線上を移動するイオンビームスポットの直径は
10mm〜20mmに設定され、走査線間距離の少なくとも
50倍以上に設定されている。従って、イオンビームの
走査線の間隔が数百ミクロンになったとしても、イオン
ビームスポットの中心が一本の走査線上を走査している
間に、他の複数の走査線の領域に亘ってイオン注入が行
われるので、シリコン基板1上に均一なイオン注入を行
うことができる。このため、イオンビーム走査線の間に
位置する画素セルのN形拡散層3にも均一なイオン注入
が行われる。また、イオンビームスポットの形状を円形
とすることにより、イオンビームスポット内の電流密度
を均一にすることができるので、更にイオン注入を均一
に行うことができる。
According to the method of manufacturing a solid-state imaging device of this embodiment, the diameter of the ion beam spot moving on the scanning line is set to 10 mm to 20 mm, and is set to at least 50 times or more the distance between the scanning lines. Therefore, even if the interval between the scanning lines of the ion beam becomes several hundred microns, while the center of the ion beam spot scans on one scanning line, the ion beam extends over the region of a plurality of other scanning lines. Since the implantation is performed, uniform ion implantation can be performed on the silicon substrate 1. Therefore, uniform ion implantation is also performed on the N-type diffusion layer 3 of the pixel cell located between the ion beam scanning lines. In addition, by making the shape of the ion beam spot circular, the current density in the ion beam spot can be made uniform, so that the ion implantation can be performed more uniformly.

【0018】なお、本実施例においては、シリコン基板
1上のP形拡散層2に形成されたN形拡散層3を、固体
撮像素子の画素部の拡散領域として説明したが、N形拡
散層3を固体撮像素子の転送部の拡散領域としても同様
に説明されることは言うまでもない。
In this embodiment, the N-type diffusion layer 3 formed on the P-type diffusion layer 2 on the silicon substrate 1 has been described as the diffusion region of the pixel portion of the solid-state imaging device. Needless to say, the same applies to the case where 3 is a diffusion region of the transfer section of the solid-state imaging device.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
係る固体撮像素子の製造方法は、イオン注入時のイオン
ビームスポットサイズを10mm〜20mmに設定してイオ
ン注入を行うことにより、イオンビームの走査線の間隔
より広い領域に亘る画素セルの拡散層のイオン注入量を
均一にすることができる。これにより、静電スキャン方
式のイオン注入装置を用いたイオンビーム走査による不
均一なイオン注入領域を減少させることができるため、
固体撮像素子の画像特性を向上させることが可能とな
る。
As described above, the method for manufacturing a solid-state image pickup device according to the first aspect of the present invention is characterized in that the ion implantation is performed by setting the ion beam spot size at the time of ion implantation to 10 mm to 20 mm. It is possible to make the ion implantation amount of the diffusion layer of the pixel cell uniform over an area wider than the interval between the scanning lines of the beam. Thereby, since the non-uniform ion implantation region by the ion beam scanning using the ion implantation apparatus of the electrostatic scan method can be reduced,
The image characteristics of the solid-state imaging device can be improved.

【0020】また、請求項2の発明に係る固体撮像素子
の製造方法によれば、イオンビームスポットの形状を均
一な円形に調整することにより、イオンビームの電流密
度を一定にすることが可能となるので、イオンビーム走
査によって発生する画素セル間のイオン注入量のばらつ
きを更に減少させ、更に均一な拡散層を形成することが
できる。
According to the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the second aspect of the present invention, the current density of the ion beam can be made constant by adjusting the shape of the ion beam spot to a uniform circular shape. Therefore, it is possible to further reduce the variation in the amount of ion implantation between the pixel cells generated by the ion beam scanning, and to form a more uniform diffusion layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の固体撮像素子の製造方法を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の固体撮像素子の製造方法を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a conventional solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 P形拡散層 3 N形拡散層 4 酸化膜 5 フォトレジスト 6 リンイオンビーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 P-type diffusion layer 3 N-type diffusion layer 4 Oxide film 5 Photoresist 6 Phosphorus ion beam

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 イオン注入によって拡散層を形成する固
体撮像素子の製造方法であって、イオン注入時における
イオンビームスポットの直径は10mm〜20mmに設定さ
れていることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
1. A method for manufacturing a solid-state imaging device in which a diffusion layer is formed by ion implantation, wherein a diameter of an ion beam spot at the time of ion implantation is set to 10 mm to 20 mm. Production method.
【請求項2】 イオン注入は、均一な電流密度を有する
円形のイオンビームスポットを用いて行われることを特
徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the ion implantation is performed using a circular ion beam spot having a uniform current density.
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布施玄秀、平尾孝「K books 79 ここまできたイオン注入技術」(平3−6−10)株式会社工業調査会 P.152−153

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