JP2755176B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JP2755176B2 JP2755176B2 JP6170473A JP17047394A JP2755176B2 JP 2755176 B2 JP2755176 B2 JP 2755176B2 JP 6170473 A JP6170473 A JP 6170473A JP 17047394 A JP17047394 A JP 17047394A JP 2755176 B2 JP2755176 B2 JP 2755176B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- bpsg
- light
- photodiode
- insulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 24
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 51
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 26
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 183
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000013039 cover film Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0216—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子に関し、
放射線等の高エネルギー粒子の照射により生じる画像傷
(白傷)の発生を防止もしくは低減化する手段を具備し
た固体撮像素子に関するものである。
放射線等の高エネルギー粒子の照射により生じる画像傷
(白傷)の発生を防止もしくは低減化する手段を具備し
た固体撮像素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の固体撮像素子の概略の構
成を示す平面図である。同図において、1は光電変換を
行うフォトダイオード、5はフォトダイオード内に蓄積
された信号電荷を読み出すMOSトランジスタ、2は読
み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCDレ
ジスタ、3は垂直CCDレジスタ2から転送されてきた
信号電荷を水平方向に転送する水平CCDレジスタ、4
は水平CCDレジスタ3より転送されてくる信号電荷を
電圧信号に変換して出力する出力部である。
成を示す平面図である。同図において、1は光電変換を
行うフォトダイオード、5はフォトダイオード内に蓄積
された信号電荷を読み出すMOSトランジスタ、2は読
み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCDレ
ジスタ、3は垂直CCDレジスタ2から転送されてきた
信号電荷を水平方向に転送する水平CCDレジスタ、4
は水平CCDレジスタ3より転送されてくる信号電荷を
電圧信号に変換して出力する出力部である。
【0003】この固体撮像素子は次のように動作する。
光学系(図示なし)を介してフォトダイオード1に入射
された光は、ここで光電変換される。光電変換により生
成された信号電荷はフォトダイオード内に蓄積される。
所定の時間(例えば、1/60秒)フォトダイオード1
内において信号電荷の蓄積が続けられた後、この信号電
荷はMOSトランジスタ5を動作させることにより垂直
CCDレジスタ2に矢印A方向に一斉に読み出される。
垂直CCDレジスタ2は、読み出した信号電荷を1水平
走査期間毎に1単位ずつ矢印B方向に転送する。これに
より、水平CCDレジスタ3は1水平走査期間毎に1ラ
イン分の信号電荷を並列に受ける。水平CCDレジスタ
3は、この信号電荷を1水平期間をかけて出力部4へ向
けて転送し、出力部からは入射光に応じた映像信号が出
力される。
光学系(図示なし)を介してフォトダイオード1に入射
された光は、ここで光電変換される。光電変換により生
成された信号電荷はフォトダイオード内に蓄積される。
所定の時間(例えば、1/60秒)フォトダイオード1
内において信号電荷の蓄積が続けられた後、この信号電
荷はMOSトランジスタ5を動作させることにより垂直
CCDレジスタ2に矢印A方向に一斉に読み出される。
垂直CCDレジスタ2は、読み出した信号電荷を1水平
走査期間毎に1単位ずつ矢印B方向に転送する。これに
より、水平CCDレジスタ3は1水平走査期間毎に1ラ
イン分の信号電荷を並列に受ける。水平CCDレジスタ
3は、この信号電荷を1水平期間をかけて出力部4へ向
けて転送し、出力部からは入射光に応じた映像信号が出
力される。
【0004】図7は、図6のX−X線での断面図であ
る。図7において、11はn型半導体基板、13はフォ
トダイオードとなるn型不純物領域、15はCCDチャ
ネルとなるn型不純物領域、21はp型ウェル領域、2
3は、素子分離領域として機能する高濃度p型不純物領
域、25はSi/SiO2 界面で発生する電流を抑制す
べくn型不純物領域13の表面に設けられた高濃度p型
不純物領域、31はシリコン酸化膜からなる第1の絶縁
膜、36はシリコン酸化膜等からなる第2の絶縁膜、3
8はシリコン酸化膜等からなる第3の絶縁膜、41は多
結晶シリコンからなる電荷転送電極、51はCCDチャ
ネルであるn型不純物領域15への光の侵入を防止する
べく設けられた遮光膜、61は平坦化樹脂膜、71はフ
ォトダイオードを構成するn型不純物領域13に光を集
光するマイクロレンズ、81はフォトダイオードに入射
する光の光路を示す。
る。図7において、11はn型半導体基板、13はフォ
トダイオードとなるn型不純物領域、15はCCDチャ
ネルとなるn型不純物領域、21はp型ウェル領域、2
3は、素子分離領域として機能する高濃度p型不純物領
域、25はSi/SiO2 界面で発生する電流を抑制す
べくn型不純物領域13の表面に設けられた高濃度p型
不純物領域、31はシリコン酸化膜からなる第1の絶縁
膜、36はシリコン酸化膜等からなる第2の絶縁膜、3
8はシリコン酸化膜等からなる第3の絶縁膜、41は多
結晶シリコンからなる電荷転送電極、51はCCDチャ
ネルであるn型不純物領域15への光の侵入を防止する
べく設けられた遮光膜、61は平坦化樹脂膜、71はフ
ォトダイオードを構成するn型不純物領域13に光を集
光するマイクロレンズ、81はフォトダイオードに入射
する光の光路を示す。
【0005】図7に示された構造の素子において、n型
不純物領域13とp型ウェル領域21とでpn接合のフ
ォトダイオードを構成しており、n型不純物領域13に
光路81に添って入射した光はここで光電変換されそれ
により生成された電子はこのn型不純物領域13に蓄積
される。電荷転送電極41は、n型不純物領域13、1
5をソース、ドレインとするMOSトランジスタのゲー
トを構成しており、電荷転送電極41に10〜15Vの
電圧パルスを加えることによりフォトダイオード(1
3)に蓄積された電子がCCDチャネル(15)に読み
出される。しかる後に紙面に垂直方向に並べられた電荷
転送電極41の電極群に位相の異なる−5〜−10Vの
電圧パルスを次々に加えることにより、CCDチャネル
15内を紙面に垂直方向に電子を転送する。
不純物領域13とp型ウェル領域21とでpn接合のフ
ォトダイオードを構成しており、n型不純物領域13に
光路81に添って入射した光はここで光電変換されそれ
により生成された電子はこのn型不純物領域13に蓄積
される。電荷転送電極41は、n型不純物領域13、1
5をソース、ドレインとするMOSトランジスタのゲー
トを構成しており、電荷転送電極41に10〜15Vの
電圧パルスを加えることによりフォトダイオード(1
3)に蓄積された電子がCCDチャネル(15)に読み
出される。しかる後に紙面に垂直方向に並べられた電荷
転送電極41の電極群に位相の異なる−5〜−10Vの
電圧パルスを次々に加えることにより、CCDチャネル
15内を紙面に垂直方向に電子を転送する。
【0006】第2の絶縁膜36には、通常はシリコン酸
化膜が用いられる。また遮光膜51にはアルミニウムや
タングステン等の金属膜、あるいはMoSiやWSi等
のシリサイド膜が用いられる。この遮光膜は、この図に
は表示されていないが装置の周辺部では配線にも用いら
れる。第2の絶縁膜36の表面に段差の大きな部分があ
ると、遮光膜や配線に断線を生じやすくまたエッチング
残りが発生しやすいため、装置の製造歩留りを低下させ
る。これを防ぐために、例えば、特開平4−21896
5号公報の図5に示されるように、第2の絶縁膜36と
してBPSG膜を用いることが行われる。BPSG膜は
SiO2 にボロンとリンを含ませた膜であり、800℃
〜900℃の温度を加えると軟化し流動化する性質があ
る。したがって、BPSG膜を用い熱処理を施すことに
より、段差を埋め込み、段差部の端部の形状をなだらか
にすることができるため、配線層等の金属膜の段切れを
防止することができる。すなわち、BPSG膜は従来の
固体撮像素子では遮光膜の下部に設けられる点に特徴が
ある。
化膜が用いられる。また遮光膜51にはアルミニウムや
タングステン等の金属膜、あるいはMoSiやWSi等
のシリサイド膜が用いられる。この遮光膜は、この図に
は表示されていないが装置の周辺部では配線にも用いら
れる。第2の絶縁膜36の表面に段差の大きな部分があ
ると、遮光膜や配線に断線を生じやすくまたエッチング
残りが発生しやすいため、装置の製造歩留りを低下させ
る。これを防ぐために、例えば、特開平4−21896
5号公報の図5に示されるように、第2の絶縁膜36と
してBPSG膜を用いることが行われる。BPSG膜は
SiO2 にボロンとリンを含ませた膜であり、800℃
〜900℃の温度を加えると軟化し流動化する性質があ
る。したがって、BPSG膜を用い熱処理を施すことに
より、段差を埋め込み、段差部の端部の形状をなだらか
にすることができるため、配線層等の金属膜の段切れを
防止することができる。すなわち、BPSG膜は従来の
固体撮像素子では遮光膜の下部に設けられる点に特徴が
ある。
【0007】BPSG膜はリンやボロンの含有量を多く
するほど流動化しやすく、表面をより滑らかな膜形状と
することができる。しかし含有量が多いとこのBPSG
膜の下層に設けられた第1の絶縁膜31にリンやボロン
が拡散し、膜を突き抜けてSi基板表面まで拡散するた
め、半導体装置の動作を不能に至らしめる。この現象
は、第1の絶縁膜の厚さやBPSG膜のボロン/リン濃
度に依存している。よって、通常は第1の絶縁膜は0.
1〜0.3μmに、BPSG膜のリンやボロンの含有量
は2〜5%に設定される。
するほど流動化しやすく、表面をより滑らかな膜形状と
することができる。しかし含有量が多いとこのBPSG
膜の下層に設けられた第1の絶縁膜31にリンやボロン
が拡散し、膜を突き抜けてSi基板表面まで拡散するた
め、半導体装置の動作を不能に至らしめる。この現象
は、第1の絶縁膜の厚さやBPSG膜のボロン/リン濃
度に依存している。よって、通常は第1の絶縁膜は0.
1〜0.3μmに、BPSG膜のリンやボロンの含有量
は2〜5%に設定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで固体撮像素子
では、素子にX線や放射線などの高エネルギー粒子が照
射されると画像傷が発生する。この画像傷はモニタ画面
上に白い点状に発生し、これは特定の画素で暗電流が多
く発生することが原因している。放射線などの高エネル
ギー粒子が照射される環境の例としては、医療関係に用
いられるX線撮影装置や放射線治療装置の監視カメラ、
原子炉の監視カメラ、あるいは宇宙空間での観測カメラ
などが挙げられる。このような白傷は撮像装置の画質を
著しく損なうことから、ある程度の放射線照射があって
も画像傷が発生しない耐性を持った固体撮像素子が望ま
れていた。
では、素子にX線や放射線などの高エネルギー粒子が照
射されると画像傷が発生する。この画像傷はモニタ画面
上に白い点状に発生し、これは特定の画素で暗電流が多
く発生することが原因している。放射線などの高エネル
ギー粒子が照射される環境の例としては、医療関係に用
いられるX線撮影装置や放射線治療装置の監視カメラ、
原子炉の監視カメラ、あるいは宇宙空間での観測カメラ
などが挙げられる。このような白傷は撮像装置の画質を
著しく損なうことから、ある程度の放射線照射があって
も画像傷が発生しない耐性を持った固体撮像素子が望ま
れていた。
【0009】而して、固体撮像素子において高エネルギ
ー粒子の照射によって白傷が発生するメカニズムについ
ては従来必ずしも明らかではなかった。一方で、一般の
半導体集積回路装置では、高エネルギー粒子の照射によ
りフィールド酸化膜の素子分離能力が低下しリーク電流
が増大することが知られていた〔例えば、昭和60年
(1985)春季応用物理学会講演予稿集503頁 講演番
号29p-D-9 〕。フィールド酸化膜での放射線照射による
特性劣化のメカニズムは以下のように考えられている。
ー粒子の照射によって白傷が発生するメカニズムについ
ては従来必ずしも明らかではなかった。一方で、一般の
半導体集積回路装置では、高エネルギー粒子の照射によ
りフィールド酸化膜の素子分離能力が低下しリーク電流
が増大することが知られていた〔例えば、昭和60年
(1985)春季応用物理学会講演予稿集503頁 講演番
号29p-D-9 〕。フィールド酸化膜での放射線照射による
特性劣化のメカニズムは以下のように考えられている。
【0010】高エネルギー粒子が半導体集積回路装置に
入射すると、酸化膜中およびSi中において電子/正孔
対が発生する。このうちSi中で発生した電子や正孔は
拡散によりSi中を数10μm移動するが、やがて再結
合し消滅する。よって、永久的な損傷は残らないため、
長期的には問題とならない。一方、酸化膜中で発生した
電子/正孔対では、一部は直ちに再結合して消滅する
が、正孔の一部は酸化膜中に補足される。電子/正孔対
のうち、電子は移動度が大きいため速やかに膜外に移動
し易いのに対し正孔は移動度が小さく酸化膜中に留まる
時間が長いため酸化膜中の捕獲準位に捕獲されやすいか
らである。また、膜中を移動してSi/SiO2 界面に
至った正孔は、Siの未結合手を形成し界面準位を増大
させる。
入射すると、酸化膜中およびSi中において電子/正孔
対が発生する。このうちSi中で発生した電子や正孔は
拡散によりSi中を数10μm移動するが、やがて再結
合し消滅する。よって、永久的な損傷は残らないため、
長期的には問題とならない。一方、酸化膜中で発生した
電子/正孔対では、一部は直ちに再結合して消滅する
が、正孔の一部は酸化膜中に補足される。電子/正孔対
のうち、電子は移動度が大きいため速やかに膜外に移動
し易いのに対し正孔は移動度が小さく酸化膜中に留まる
時間が長いため酸化膜中の捕獲準位に捕獲されやすいか
らである。また、膜中を移動してSi/SiO2 界面に
至った正孔は、Siの未結合手を形成し界面準位を増大
させる。
【0011】膜中に捕獲された正孔はフィールド酸化膜
下のしきい値を低下させてその素子分離能力を劣化させ
る。また界面準位の増加によって界面発生電流を増加さ
せる。酸化膜中での電子/正孔対の発生量は酸化膜厚に
ほぼ比例するため、厚い酸化膜によって構成されるフィ
ールド酸化膜において高エネルギー粒子照射の影響は強
く現れる。
下のしきい値を低下させてその素子分離能力を劣化させ
る。また界面準位の増加によって界面発生電流を増加さ
せる。酸化膜中での電子/正孔対の発生量は酸化膜厚に
ほぼ比例するため、厚い酸化膜によって構成されるフィ
ールド酸化膜において高エネルギー粒子照射の影響は強
く現れる。
【0012】図7に示されるように、固体撮像素子の画
素領域においては通常フィールド酸化膜は形成されな
い。しかし、遮光膜開口部、すなわちフォトダイオード
上には相当に厚い(0.5〜1μm程度)酸化膜が形成
される。従って、固体撮像装置における放射線照射によ
る白傷発生の原因は上記フィールド酸化膜における不良
発生のメカニズムと同等の現象が発生するためと本発明
者は類推した。すなわち、高エネルギー粒子の照射によ
りフォトダイオード上に形成された厚い酸化膜内に正孔
が捕らえられ、またSi/SiO2 界面の界面準位が増
加する。酸化膜中に捕えられた正孔はフォトダイオード
を埋め込み型とするための高濃度p型不純物領域25を
空乏化させる。また、Si/SiO2 界面での界面準位
の増加も暗電流を増大させる。その結果、高エネルギー
粒子の照射された画素部分に白傷が発生するするものと
推定した。
素領域においては通常フィールド酸化膜は形成されな
い。しかし、遮光膜開口部、すなわちフォトダイオード
上には相当に厚い(0.5〜1μm程度)酸化膜が形成
される。従って、固体撮像装置における放射線照射によ
る白傷発生の原因は上記フィールド酸化膜における不良
発生のメカニズムと同等の現象が発生するためと本発明
者は類推した。すなわち、高エネルギー粒子の照射によ
りフォトダイオード上に形成された厚い酸化膜内に正孔
が捕らえられ、またSi/SiO2 界面の界面準位が増
加する。酸化膜中に捕えられた正孔はフォトダイオード
を埋め込み型とするための高濃度p型不純物領域25を
空乏化させる。また、Si/SiO2 界面での界面準位
の増加も暗電流を増大させる。その結果、高エネルギー
粒子の照射された画素部分に白傷が発生するするものと
推定した。
【0013】したがって、本発明の解決すべき課題は、
高エネルギー粒子の照射によりフォトダイオード上の酸
化膜内に発生した電子/正孔対を速やかに再結合させる
ことである。この結果、酸化膜中に捕獲される正孔を抑
制するとともにSi/SiO2 界面での界面準位の増加
を抑制し、このことにより、高エネルギー粒子照射によ
る映像画面上での白傷の発生を抑制しようとするもので
ある。
高エネルギー粒子の照射によりフォトダイオード上の酸
化膜内に発生した電子/正孔対を速やかに再結合させる
ことである。この結果、酸化膜中に捕獲される正孔を抑
制するとともにSi/SiO2 界面での界面準位の増加
を抑制し、このことにより、高エネルギー粒子照射によ
る映像画面上での白傷の発生を抑制しようとするもので
ある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、光電変換を行いこれにより得た信
号電荷を蓄積しておく複数のフォトダイオード(13)
と、前記フォトダイオード内に蓄積された信号電荷を読
み出すMOSトランジスタ(5)と、この信号電荷を転
送するCCDレジスタ(15)と、前記フォトダイオー
ド上に開口を有する遮光膜(51)と、前記フォトダイ
オードの上部を含む前記遮光膜の下層に形成された第1
の絶縁体膜(31)と、前記遮光膜の上層に形成された
第2の絶縁体膜(33、35、37)と、を備える固体
撮像素子において、前記第1の絶縁体膜はリンが故意に
ドープされてはいない膜であり、前記第2の絶縁体膜は
リンを高濃度に含有するPSG膜もしくはリンとボロン
を高濃度に含有するBPSG膜(35)を含む膜であ
り、かつ、前記PSG膜または前記BPSG膜は前記第
1の絶縁体膜の前記フォトダイオード上の全領域で前記
遮光膜の開口部に形成された凹みを平坦化するように完
全に埋め込んでいることを特徴とする固体撮像素子、が
提供される。そして、好ましくは、第2の絶縁体膜は、
前記PSG膜または前記BPSG膜の上層および/また
は下層にリンが故意にドープされていない絶縁膜(3
3、37)を含む。
め、本発明によれば、光電変換を行いこれにより得た信
号電荷を蓄積しておく複数のフォトダイオード(13)
と、前記フォトダイオード内に蓄積された信号電荷を読
み出すMOSトランジスタ(5)と、この信号電荷を転
送するCCDレジスタ(15)と、前記フォトダイオー
ド上に開口を有する遮光膜(51)と、前記フォトダイ
オードの上部を含む前記遮光膜の下層に形成された第1
の絶縁体膜(31)と、前記遮光膜の上層に形成された
第2の絶縁体膜(33、35、37)と、を備える固体
撮像素子において、前記第1の絶縁体膜はリンが故意に
ドープされてはいない膜であり、前記第2の絶縁体膜は
リンを高濃度に含有するPSG膜もしくはリンとボロン
を高濃度に含有するBPSG膜(35)を含む膜であ
り、かつ、前記PSG膜または前記BPSG膜は前記第
1の絶縁体膜の前記フォトダイオード上の全領域で前記
遮光膜の開口部に形成された凹みを平坦化するように完
全に埋め込んでいることを特徴とする固体撮像素子、が
提供される。そして、好ましくは、第2の絶縁体膜は、
前記PSG膜または前記BPSG膜の上層および/また
は下層にリンが故意にドープされていない絶縁膜(3
3、37)を含む。
【0015】
【作用】本発明による固体撮像素子では、遮光膜の開口
部が厚くかつ高濃度にリンを含むBPSG膜またはPS
G膜(以下、両者を合わせてBPSG膜等と記すことが
ある)によって埋め込まれる。リン含有量の高いBPS
G膜等には高密度に再結合中心が含まれているため、放
射線照射によって生成された電子/正孔対は効果的に消
滅せしめられる。その結果、捕獲される正孔が少なくな
りその影響は軽微なものとなる。
部が厚くかつ高濃度にリンを含むBPSG膜またはPS
G膜(以下、両者を合わせてBPSG膜等と記すことが
ある)によって埋め込まれる。リン含有量の高いBPS
G膜等には高密度に再結合中心が含まれているため、放
射線照射によって生成された電子/正孔対は効果的に消
滅せしめられる。その結果、捕獲される正孔が少なくな
りその影響は軽微なものとなる。
【0016】図5は、本発明者による実験結果であり、
酸化膜中のリン濃度と、MOS容量に定量の放射線を照
射した後のフラットバンド電圧の変化量(ΔVFB)の関
係を示す。同図に示されるように、BPSG膜において
もPSG膜においてもリン濃度の増加とともに直線的に
ΔVFBが減少し10モル%でほぼ0Vとなる。BPSG
膜ではリンの外にボロンも含まれているため(この例で
はB2 O3 が10モル%)、同一のリン濃度に対してP
SG膜よりもΔVFBを低く抑えることができる。本発明
者の実験によれば、P2 O5 のモル濃度が、5%以上の
PSG、あるいはP2 O5 とB2 O3 の合計モル濃度が
5%以上のBPSGであれば、実用上問題のない程度に
白傷の発生を抑制できることが、またそれぞれ10モル
%以上であればほぼ完全に抑制しうることが明らかとな
った。
酸化膜中のリン濃度と、MOS容量に定量の放射線を照
射した後のフラットバンド電圧の変化量(ΔVFB)の関
係を示す。同図に示されるように、BPSG膜において
もPSG膜においてもリン濃度の増加とともに直線的に
ΔVFBが減少し10モル%でほぼ0Vとなる。BPSG
膜ではリンの外にボロンも含まれているため(この例で
はB2 O3 が10モル%)、同一のリン濃度に対してP
SG膜よりもΔVFBを低く抑えることができる。本発明
者の実験によれば、P2 O5 のモル濃度が、5%以上の
PSG、あるいはP2 O5 とB2 O3 の合計モル濃度が
5%以上のBPSGであれば、実用上問題のない程度に
白傷の発生を抑制できることが、またそれぞれ10モル
%以上であればほぼ完全に抑制しうることが明らかとな
った。
【0017】本発明によれば、BPSG膜等とシリコン
基板との間にはリンが故意にはドープされていない絶縁
膜が形成される。このリンドープされない絶縁膜の作用
・効果は、高濃度にリンを含有するBPSG膜等からリ
ンやボロン等の不純物がシリコン基板へ拡散するのを防
止する効果である。
基板との間にはリンが故意にはドープされていない絶縁
膜が形成される。このリンドープされない絶縁膜の作用
・効果は、高濃度にリンを含有するBPSG膜等からリ
ンやボロン等の不純物がシリコン基板へ拡散するのを防
止する効果である。
【0018】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図1は、本発明の第1の実施例の1画
素部分の断面図である。同図において、11はn型半導
体基板、13はフォトダイオードとなるn型不純物領
域、15はCCDチャネルとなるn型不純物領域、21
はp型ウェル領域、23は素子を分離する高濃度p型不
純物領域、25はSi/SiO2 界面で発生する電流を
抑制すべくn型不純物領域13の表面に設けられた高濃
度p型不純物領域、31はシリコン酸化膜からなる第1
の絶縁膜、33はシリコン酸化膜(SiO2 )、シリコ
ン窒化膜(Si3 N4 )、シリコン酸化・窒化膜(Si
ON)等からなる第2の絶縁膜、35は高濃度にリンを
含むBPSG膜、37はシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン酸化・窒化膜等からなる第3の絶縁膜、4
1は多結晶シリコンからなる電荷転送電極、51はCC
Dチャネルであるn型不純物領域15への光の侵入を防
止するべく設けられた遮光膜、61は平坦化樹脂膜、7
1はフォトダイオードを構成するn型不純物領域13に
光を集光するマイクロレンズである。ここで、n型不純
物領域15と電荷転送電極41とによって垂直CCDレ
ジスタが構成されている。
て説明する。 [第1の実施例]図1は、本発明の第1の実施例の1画
素部分の断面図である。同図において、11はn型半導
体基板、13はフォトダイオードとなるn型不純物領
域、15はCCDチャネルとなるn型不純物領域、21
はp型ウェル領域、23は素子を分離する高濃度p型不
純物領域、25はSi/SiO2 界面で発生する電流を
抑制すべくn型不純物領域13の表面に設けられた高濃
度p型不純物領域、31はシリコン酸化膜からなる第1
の絶縁膜、33はシリコン酸化膜(SiO2 )、シリコ
ン窒化膜(Si3 N4 )、シリコン酸化・窒化膜(Si
ON)等からなる第2の絶縁膜、35は高濃度にリンを
含むBPSG膜、37はシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン酸化・窒化膜等からなる第3の絶縁膜、4
1は多結晶シリコンからなる電荷転送電極、51はCC
Dチャネルであるn型不純物領域15への光の侵入を防
止するべく設けられた遮光膜、61は平坦化樹脂膜、7
1はフォトダイオードを構成するn型不純物領域13に
光を集光するマイクロレンズである。ここで、n型不純
物領域15と電荷転送電極41とによって垂直CCDレ
ジスタが構成されている。
【0019】本実施例においては、電荷転送電極41上
にはシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜31が設けら
れ、その上には遮光膜51が設けられる。特開平4−2
18965号公報にて示された従来例では、電荷転送電
極41と遮光膜51との間にBPSG膜が設けられた
が、この膜が厚く形成されるとフォトダイオード(1
3)に入射する光のうち、斜め方向から入射する光がp
型ウェル21に侵入しやすくなる。この侵入光によって
生成された電荷がCCDチャネル(15)に洩れ込むと
偽信号(スミア)となり、撮像画面では白い縦すじとな
って観察され、固体撮像素子の画質を著しく損なう。本
発明による固体撮像素子では、このスミアを低減するた
めに電荷転送電極41と遮光膜51との間の絶縁膜を例
えば0.1〜0.2μm程度に薄く形成する。
にはシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜31が設けら
れ、その上には遮光膜51が設けられる。特開平4−2
18965号公報にて示された従来例では、電荷転送電
極41と遮光膜51との間にBPSG膜が設けられた
が、この膜が厚く形成されるとフォトダイオード(1
3)に入射する光のうち、斜め方向から入射する光がp
型ウェル21に侵入しやすくなる。この侵入光によって
生成された電荷がCCDチャネル(15)に洩れ込むと
偽信号(スミア)となり、撮像画面では白い縦すじとな
って観察され、固体撮像素子の画質を著しく損なう。本
発明による固体撮像素子では、このスミアを低減するた
めに電荷転送電極41と遮光膜51との間の絶縁膜を例
えば0.1〜0.2μm程度に薄く形成する。
【0020】電荷転送電極41と遮光膜51との間にB
PSG膜を設けないと、絶縁膜表面の段差の大きい個所
で遮光膜51が断線したりエッチング残りが生じたりし
やすくなる。これに対してはポリシリコンからなる電荷
転送電極41の端部形状を台形に形成したり膜厚を薄く
するなどの対策を行うことで問題点は防止できる。しか
し、本発明においては当該部分に500〜1000Å程
度の薄いBPSG膜を使用することは妨げない。
PSG膜を設けないと、絶縁膜表面の段差の大きい個所
で遮光膜51が断線したりエッチング残りが生じたりし
やすくなる。これに対してはポリシリコンからなる電荷
転送電極41の端部形状を台形に形成したり膜厚を薄く
するなどの対策を行うことで問題点は防止できる。しか
し、本発明においては当該部分に500〜1000Å程
度の薄いBPSG膜を使用することは妨げない。
【0021】また、本実施例では、遮光膜51の上部に
は第2の絶縁膜33が設けられ、その上に遮光膜開口部
の凹みを埋め込みさらに遮光膜上を平坦に覆うBPSG
膜35が設けられている。本実施例では、このBPSG
膜を、例えばSiとOを含む有機材料にリンやボロンを
含ませた液体材料となし、塗布法により形成した。従っ
て、フォトダイオード上の段差部(凹み)が1μmと大
きくてもこれを完全に埋め込んで平坦化することができ
る。しかる後に400〜500℃の温度で熱処理し、溶
剤を揮発乾燥させて形成する。このような手法で形成し
た膜は、熱処理温度が低いために吸湿性が大きい。この
ため、BPSG膜の表面には、SiO2、SiN、Si
ON等の材料からなる第3の絶縁膜37がカバー膜とし
て設けられこれを保護している。また、本実施例では、
遮光膜上には、遮光膜開口部の凹みを埋め表面が平坦に
なされたBPSG膜が形成されるため、次工程で設ける
平坦化樹脂膜61の形成が容易となり工程が簡略化され
る利点を有する。
は第2の絶縁膜33が設けられ、その上に遮光膜開口部
の凹みを埋め込みさらに遮光膜上を平坦に覆うBPSG
膜35が設けられている。本実施例では、このBPSG
膜を、例えばSiとOを含む有機材料にリンやボロンを
含ませた液体材料となし、塗布法により形成した。従っ
て、フォトダイオード上の段差部(凹み)が1μmと大
きくてもこれを完全に埋め込んで平坦化することができ
る。しかる後に400〜500℃の温度で熱処理し、溶
剤を揮発乾燥させて形成する。このような手法で形成し
た膜は、熱処理温度が低いために吸湿性が大きい。この
ため、BPSG膜の表面には、SiO2、SiN、Si
ON等の材料からなる第3の絶縁膜37がカバー膜とし
て設けられこれを保護している。また、本実施例では、
遮光膜上には、遮光膜開口部の凹みを埋め表面が平坦に
なされたBPSG膜が形成されるため、次工程で設ける
平坦化樹脂膜61の形成が容易となり工程が簡略化され
る利点を有する。
【0022】[第2の実施例]図2は、本発明の第2の
実施例を示す断面図である。同図において、図1に示し
た先の実施例と同等の部分には同一の参照番号が付せら
れているので重複する説明は省略する。本実施例の図1
に示した第1の実施例と相違するする点は、BPSG膜
35が遮光膜の開口部に形成された凹み部分にのみ形成
されている点である。本実施例においても、フォトダイ
オード上に形成される厚い酸化膜がBPSG膜35にな
されたことにより、放射線照射による白傷発生を防止す
る作用・効果を果たすことができる。
実施例を示す断面図である。同図において、図1に示し
た先の実施例と同等の部分には同一の参照番号が付せら
れているので重複する説明は省略する。本実施例の図1
に示した第1の実施例と相違するする点は、BPSG膜
35が遮光膜の開口部に形成された凹み部分にのみ形成
されている点である。本実施例においても、フォトダイ
オード上に形成される厚い酸化膜がBPSG膜35にな
されたことにより、放射線照射による白傷発生を防止す
る作用・効果を果たすことができる。
【0023】図3は、図2に示される第2の実施例の製
造工程のうちBPSG膜35の製造過程部分を示した工
程順断面図である。図を簡単にするために、図3におい
て、半導体基板上での各領域の図示は省略されている。
まず、半導体基板上に電荷転送電極41と第1の絶縁膜
31とが形成される。図示されてはいないが電荷転送電
極は2層のポリシリコンにより形成されるため、電荷転
送電極形成後には、フォトダイオード上には大きな段差
の凹みが形成される。次いで、フォトダイオード上に開
口を有する遮光膜51が形成され、続いて、第2の絶縁
膜33が形成される〔図3(a)〕。
造工程のうちBPSG膜35の製造過程部分を示した工
程順断面図である。図を簡単にするために、図3におい
て、半導体基板上での各領域の図示は省略されている。
まず、半導体基板上に電荷転送電極41と第1の絶縁膜
31とが形成される。図示されてはいないが電荷転送電
極は2層のポリシリコンにより形成されるため、電荷転
送電極形成後には、フォトダイオード上には大きな段差
の凹みが形成される。次いで、フォトダイオード上に開
口を有する遮光膜51が形成され、続いて、第2の絶縁
膜33が形成される〔図3(a)〕。
【0024】次に、BPSG膜35が気相成長法で形成
される〔図3(b)〕。形成されるBPSG膜35の膜
厚は、少なくともフォトダイオード上の段差と同程度、
即ち0.5〜1μmの厚さに設けられる。遮光膜51と
して金属が用いられた場合には、成長温度は400〜5
00℃程度で形成する必要があり、このような低温では
膜の被覆性が悪く凹み部の側壁がオーバ−ハング形状と
なる。
される〔図3(b)〕。形成されるBPSG膜35の膜
厚は、少なくともフォトダイオード上の段差と同程度、
即ち0.5〜1μmの厚さに設けられる。遮光膜51と
して金属が用いられた場合には、成長温度は400〜5
00℃程度で形成する必要があり、このような低温では
膜の被覆性が悪く凹み部の側壁がオーバ−ハング形状と
なる。
【0025】次に、BPSG膜35の表面にフォトレジ
スト膜91を塗布する。この時、フォトダイオード上の
凹み部がフォトレジストで埋め込まれ、フォトレジスト
表面が平坦となる〔図3(c)〕。しかる後に、ドライ
エッチング装置を用いてフォトレジスト膜を表面側から
一様に除去を進め、むきだしとなったBPSG膜部分を
含めてさらに除去を進めることにより、フォトダイオー
ド上の凹みにBPSG膜35が埋め込まれる〔図3
(d)〕。このエッチバック法による平坦化法に代え、
研磨法を用いてBPSG膜35の凸部を除去するように
してもよい。この後に、第3の絶縁膜37と平坦化樹脂
膜61が順次設けられ、図2に示される構造に形成され
る。その後に、ランプ加熱法により700℃程度の温度
で短時間の熱処理を行うことにより、BPSG膜を流動
化させるようにしてもよい。
スト膜91を塗布する。この時、フォトダイオード上の
凹み部がフォトレジストで埋め込まれ、フォトレジスト
表面が平坦となる〔図3(c)〕。しかる後に、ドライ
エッチング装置を用いてフォトレジスト膜を表面側から
一様に除去を進め、むきだしとなったBPSG膜部分を
含めてさらに除去を進めることにより、フォトダイオー
ド上の凹みにBPSG膜35が埋め込まれる〔図3
(d)〕。このエッチバック法による平坦化法に代え、
研磨法を用いてBPSG膜35の凸部を除去するように
してもよい。この後に、第3の絶縁膜37と平坦化樹脂
膜61が順次設けられ、図2に示される構造に形成され
る。その後に、ランプ加熱法により700℃程度の温度
で短時間の熱処理を行うことにより、BPSG膜を流動
化させるようにしてもよい。
【0026】遮光膜51としてシリサイド膜が用いられ
た場合には、図3(b)に示されるようにBPSG膜を
気相成長法により形成した後に、800〜900℃で熱
処理を行うことでフォトダイオードの上の凹みを平坦化
してもよい。この場合には、遮光膜51上のBPSG膜
が流動化してフォトダイオード上の凹みに流れ込むた
め、BPSG膜は凹みの深さよりも少ない0.5〜0.
8μmの厚さに設ければよい。熱処理後にはBPSG膜
は第2の絶縁膜33の平坦部表面にも残るが、これを残
したままとしておくこともできあるいは先に述べたドラ
イエッチング法により除去するようにしてもよい。
た場合には、図3(b)に示されるようにBPSG膜を
気相成長法により形成した後に、800〜900℃で熱
処理を行うことでフォトダイオードの上の凹みを平坦化
してもよい。この場合には、遮光膜51上のBPSG膜
が流動化してフォトダイオード上の凹みに流れ込むた
め、BPSG膜は凹みの深さよりも少ない0.5〜0.
8μmの厚さに設ければよい。熱処理後にはBPSG膜
は第2の絶縁膜33の平坦部表面にも残るが、これを残
したままとしておくこともできあるいは先に述べたドラ
イエッチング法により除去するようにしてもよい。
【0027】[第3の実施例]図4は、本発明の第3の
実施例を示す断面図である。同図において、図1に示し
た第1の実施例と同等の部分には同一の参照番号が付せ
られているので重複する説明は省略する。本実施例の図
1に示した第1の実施例と相違するする点は、遮光膜5
1上およびフォトダイオード上に各遮光膜を接続する透
明導電膜55が形成されている点である。
実施例を示す断面図である。同図において、図1に示し
た第1の実施例と同等の部分には同一の参照番号が付せ
られているので重複する説明は省略する。本実施例の図
1に示した第1の実施例と相違するする点は、遮光膜5
1上およびフォトダイオード上に各遮光膜を接続する透
明導電膜55が形成されている点である。
【0028】この透明導電膜55は、BPSG膜を設け
たことによる電気特性の不安定性を防止する目的で設け
た膜であり、遮光膜51とは電気的に接続され所定の電
圧例えば0V近辺の電圧にバイアスされる。導電体膜5
5は、フォトダイオードに入射する光を減じないよう、
出来る限り透明である必要があり、例えば膜厚が200
〜500Åのポリシリコン膜あるいは酸化スズもしくは
ITO等の透明導電体を用いて形成される。この透明導
電膜55を設けたことにより、基板表面に向かって移動
する正孔をこれにより補足することができるため、図1
乃至図3に示した構造のものに比べより多量のガンマ線
の照射に対して白傷の発生を抑制できる。また、この導
電体膜を設けたことにより電気特性の変動を抑制し一層
の動作の安定化を図ることができる。
たことによる電気特性の不安定性を防止する目的で設け
た膜であり、遮光膜51とは電気的に接続され所定の電
圧例えば0V近辺の電圧にバイアスされる。導電体膜5
5は、フォトダイオードに入射する光を減じないよう、
出来る限り透明である必要があり、例えば膜厚が200
〜500Åのポリシリコン膜あるいは酸化スズもしくは
ITO等の透明導電体を用いて形成される。この透明導
電膜55を設けたことにより、基板表面に向かって移動
する正孔をこれにより補足することができるため、図1
乃至図3に示した構造のものに比べより多量のガンマ線
の照射に対して白傷の発生を抑制できる。また、この導
電体膜を設けたことにより電気特性の変動を抑制し一層
の動作の安定化を図ることができる。
【0029】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、実施例では、高密度に再結
合中心を含む酸化膜としてBPSG膜を用いていたがこ
れに代えPSG膜を用いることができる。また、実施例
では、エリア型の固体撮像素子について説明したが本発
明はリニア型のものにも適用が可能なものである。
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、実施例では、高密度に再結
合中心を含む酸化膜としてBPSG膜を用いていたがこ
れに代えPSG膜を用いることができる。また、実施例
では、エリア型の固体撮像素子について説明したが本発
明はリニア型のものにも適用が可能なものである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による固体
撮像素子は、フォトダイオード上に絶縁膜を介して高濃
度にリンのドープされたBPSG膜あるいはPSG膜を
設けたものであるので、本発明によれば、X線、ガンマ
線あるいはアルファ線などの高エネルギー粒子の照射時
に発生する電子/正孔対を速やかに消滅させることがで
きるようになる。したがって、本発明によれば、フォト
ダイオード上の絶縁膜中に捕獲される正孔の密度を低減
化することができるとともにSi/SiO2 界面におけ
る界面準位の増加を抑制することができる。そのため、
暗電流の発生を低く抑えることができるようになり、放
射線照射による白傷発生を著しく抑制することができ
る。したがって、人間が長時間滞在することのできない
厳しい環境での監視カメラや宇宙における観測用カメラ
の長寿命化・高信頼化を実現することができる。
撮像素子は、フォトダイオード上に絶縁膜を介して高濃
度にリンのドープされたBPSG膜あるいはPSG膜を
設けたものであるので、本発明によれば、X線、ガンマ
線あるいはアルファ線などの高エネルギー粒子の照射時
に発生する電子/正孔対を速やかに消滅させることがで
きるようになる。したがって、本発明によれば、フォト
ダイオード上の絶縁膜中に捕獲される正孔の密度を低減
化することができるとともにSi/SiO2 界面におけ
る界面準位の増加を抑制することができる。そのため、
暗電流の発生を低く抑えることができるようになり、放
射線照射による白傷発生を著しく抑制することができ
る。したがって、人間が長時間滞在することのできない
厳しい環境での監視カメラや宇宙における観測用カメラ
の長寿命化・高信頼化を実現することができる。
【0031】さらに、BPSG膜あるいはPSG膜を形
成した後の素子表面を平坦にできるため、平坦化樹脂膜
の形成が容易となり工程が簡略化され、したがって、製
造コストを低減化することが可能になる。
成した後の素子表面を平坦にできるため、平坦化樹脂膜
の形成が容易となり工程が簡略化され、したがって、製
造コストを低減化することが可能になる。
【図1】本発明の第1の実施例の断面図。
【図2】本発明の第2の実施例の断面図。
【図3】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの工程断面図
めの工程断面図
【図4】本発明の第3の実施例の断面図。
【図5】本発明の作用を説明するためのリン濃度とフラ
ットバンド変化量との関係を示すグラフ。
ットバンド変化量との関係を示すグラフ。
【図6】固体撮像素子の概略平面図。
【図7】従来例の断面図。
1 フォトダイオード 2 垂直CCDレジスタ 3 水平CCDレジスタ 4 出力部 5 MOSトランジスタ 11 n型半導体基板 13、15 n型不純物領域 21 p型ウェル 23、25 高濃度p型不純物領域 31 第1の絶縁膜 33、36 第2の絶縁膜 35 BPSG膜 37、38 第3の絶縁膜 41 電荷転送電極 51 遮光膜 55 透明導電膜 61 平坦化樹脂膜 71 マイクロレンズ 81 光路 91 フォトレジスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/14 - 27/148
Claims (4)
- 【請求項1】 光電変換を行いこれにより得た信号電荷
を蓄積しておく複数のフォトダイオードと、前記フォト
ダイオード内に蓄積された信号電荷を読み出しこれを転
送するCCDレジスタと、前記フォトダイオード上に開
口を有する遮光膜と、前記フォトダイオードの上部を含
む前記遮光膜の下層全面に形成された第1の絶縁体膜
と、前記遮光膜の上層に形成された第2の絶縁体膜と、
を備える固体撮像素子において、 前記第1の絶縁体膜はリンが故意にドープされてはいな
い膜を主体としており、前記第2の絶縁体膜は、合計モ
ル濃度で5モル%以上のP2 O5 とB2 O3 を含有する
BPSG膜または5モル%以上のP2 O5 を含有するP
SG膜を含む膜であり、かつ、前記BPSG膜または前
記PSG膜は前記第1の絶縁体膜の前記フォトダイオー
ド上の全領域で前記遮光膜の開口部に形成された凹みを
平坦化するように完全に埋め込んでいることを特徴とす
る固体撮像素子。 - 【請求項2】 光電変換を行いこれにより得た信号電荷
を蓄積しておく複数のフォトダイオードと、前記フォト
ダイオード内に蓄積された信号電荷を読み出しこれを転
送するCCDレジスタと、前記フォトダイオード上に開
口を有する遮光膜と、前記遮光膜の上層に該遮光膜に接
して形成された透明な導電膜と、前記フォトダイオード
の上部を含む前記遮光膜の下層全面に形成された第1の
絶縁体膜と、前記透明な導電膜の上層に形成された第2
の絶縁体膜と、を備える固体撮像素子において、 前記第1の絶縁体膜はリンが故意にドープされてはいな
い膜を主体としており、前記第2の絶縁体膜は、合計モ
ル濃度で5モル%以上のP2 O5 とB2 O3 を含有する
BPSG膜または5モル%以上のP2 O5 を含有するP
SG膜を含む膜であり、かつ、前記BPSG膜または前
記PSG膜は前記第1の絶縁体膜の前記フォトダイオー
ド上の全領域で前記遮光膜の開口部に形成された凹みを
平坦化するように完全に埋め込んでいることを特徴とす
る固体撮像素子。 - 【請求項3】 前記第2の絶縁体膜が、BPSG膜また
はPSG膜およびその下層に形成されたリンが故意にド
ープされてはいない絶縁膜を含む膜であることを特徴と
する請求項1または2記載の固体撮像素子。 - 【請求項4】 前記第2の絶縁体膜が、BPSG膜また
はPSG膜およびその上層に形成されたリンが故意にド
ープされてはいない絶縁膜を含む膜であることを特徴と
する請求項1または2記載の固体撮像素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6170473A JP2755176B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 固体撮像素子 |
US08/495,760 US5654565A (en) | 1994-06-30 | 1995-06-26 | Charge coupled device with filling film and method of manufacture thereof |
KR1019950019424A KR100222771B1 (ko) | 1994-06-30 | 1995-06-30 | 고체 촬상장치 및 전하결합장치 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6170473A JP2755176B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0818025A JPH0818025A (ja) | 1996-01-19 |
JP2755176B2 true JP2755176B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=15905602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6170473A Expired - Fee Related JP2755176B2 (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 固体撮像素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5654565A (ja) |
JP (1) | JP2755176B2 (ja) |
KR (1) | KR100222771B1 (ja) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3680512B2 (ja) * | 1997-01-09 | 2005-08-10 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
JP3620237B2 (ja) * | 1997-09-29 | 2005-02-16 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
JP2000075357A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Minolta Co Ltd | 撮像ユニット |
US6445021B1 (en) * | 2000-09-20 | 2002-09-03 | International Business Machines Corporation | Negative differential resistance reoxidized nitride silicon-based photodiode and method |
JP4774649B2 (ja) * | 2001-08-03 | 2011-09-14 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
JP4578745B2 (ja) * | 2001-12-10 | 2010-11-10 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US6534356B1 (en) | 2002-04-09 | 2003-03-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method of reducing dark current for an image sensor device via use of a polysilicon pad |
EP1465258A1 (en) * | 2003-02-21 | 2004-10-06 | STMicroelectronics Limited | CMOS image sensors |
US7038259B2 (en) * | 2003-10-22 | 2006-05-02 | Micron Technology, Inc. | Dual capacitor structure for imagers and method of formation |
JP4822683B2 (ja) | 2004-10-08 | 2011-11-24 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
JP4938238B2 (ja) * | 2005-01-07 | 2012-05-23 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
KR20060086050A (ko) * | 2005-01-25 | 2006-07-31 | (주)아이디에스 | Ccd 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
KR100697702B1 (ko) * | 2005-01-25 | 2007-03-20 | (주)아이디에스 | Ccd 고체촬상소자 제조방법 |
KR100697700B1 (ko) * | 2005-01-25 | 2007-03-20 | (주)아이디에스 | Ccd 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
KR100697701B1 (ko) * | 2005-01-25 | 2007-03-20 | (주)아이디에스 | Ccd 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
JP4952089B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2012-06-13 | 株式会社Jvcケンウッド | 固体撮像素子 |
US7629661B2 (en) * | 2006-02-10 | 2009-12-08 | Noble Peak Vision Corp. | Semiconductor devices with photoresponsive components and metal silicide light blocking structures |
KR100788381B1 (ko) * | 2006-12-22 | 2008-01-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
JP5172584B2 (ja) * | 2008-10-07 | 2013-03-27 | 株式会社東芝 | 撮像装置 |
JP5468133B2 (ja) * | 2010-05-14 | 2014-04-09 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置 |
JP2012019072A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Toppan Printing Co Ltd | 固体撮像素子 |
US10069023B2 (en) * | 2013-01-18 | 2018-09-04 | Texas Instruments Incorporated | Optical sensor with integrated pinhole |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5687986A (en) * | 1979-12-18 | 1981-07-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solidstate image pickup device and its manufacture |
JPS58225668A (ja) * | 1982-06-24 | 1983-12-27 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
FR2555364B1 (fr) * | 1983-11-18 | 1990-02-02 | Hitachi Ltd | Procede de fabrication de connexions d'un dispositif a circuits integres a semi-conducteurs comportant en particulier un mitset |
DE3586452T2 (de) * | 1984-10-18 | 1993-03-18 | Matsushita Electronics Corp | Festkoerperbildsensor und verfahren zu seiner herstellung. |
JPS62190870A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-21 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
US5118924A (en) * | 1990-10-01 | 1992-06-02 | Eastman Kodak Company | Static control overlayers on opto-electronic devices |
JPH04218965A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-08-10 | Sharp Corp | 固体撮像素子 |
EP0492144A3 (en) * | 1990-11-26 | 1992-08-12 | Matsushita Electronics Corporation | Charge-coupled device and solid-state imaging device |
JP3079567B2 (ja) * | 1990-11-30 | 2000-08-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
JPH04225563A (ja) * | 1990-12-27 | 1992-08-14 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置 |
JP2642519B2 (ja) * | 1991-01-31 | 1997-08-20 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
JPH04263469A (ja) * | 1991-02-18 | 1992-09-18 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
US5288656A (en) * | 1991-03-15 | 1994-02-22 | Sony Corporation | Method of manufacturing a CCD solid state image sensing device |
JPH04287372A (ja) * | 1991-03-18 | 1992-10-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JPH04291965A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-16 | Fujitsu Ltd | 固体撮像装置及びその製造方法 |
JPH04299862A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
JPH05134111A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-05-28 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
JPH05175479A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Rohm Co Ltd | 固体撮像素子およびその製法 |
JPH05275673A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-22 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
JP2833941B2 (ja) * | 1992-10-09 | 1998-12-09 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像装置とその製造方法 |
JPH06232383A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Sharp Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
JP2601148B2 (ja) * | 1993-07-23 | 1997-04-16 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6170473A patent/JP2755176B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-26 US US08/495,760 patent/US5654565A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-06-30 KR KR1019950019424A patent/KR100222771B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR960002876A (ko) | 1996-01-26 |
JPH0818025A (ja) | 1996-01-19 |
KR100222771B1 (ko) | 1999-10-01 |
US5654565A (en) | 1997-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2755176B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
US8319867B2 (en) | Solid-state imager device, drive method of solid-state imager device and camera apparatus | |
JP3645585B2 (ja) | オーバフロードレイン構造を有する電荷結合素子型固体撮像装置 | |
KR0175175B1 (ko) | 고체 화상 소자 | |
EP0186162B1 (en) | Solid state image sensor | |
US7354791B2 (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and method for driving the same | |
EP0502521A1 (en) | Solid-state image pickup device and method of manufacturing the same | |
JPH06181302A (ja) | Ccd映像素子 | |
JP3695748B2 (ja) | 固体撮像装置並びにその製造方法および駆動方法 | |
JP3655760B2 (ja) | 赤外線固体撮像素子 | |
JP2773733B2 (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
JPS61229355A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH03174772A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPS6160592B2 (ja) | ||
US20240023353A1 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JPS63164270A (ja) | 積層型固体撮像装置 | |
JPH0794699A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP3451833B2 (ja) | 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 | |
KR100262034B1 (ko) | 고체촬상소자의 제조방법 | |
JPH07115183A (ja) | 積層型固体撮像装置 | |
McNutt | Edge leakage control in platinum-silicide Schottky-barrier diodes used for infrared detection | |
McNutt et al. | Schottky-barrier infrared focal plane arrays with novel readout structures | |
JP2836299B2 (ja) | 赤外線固体撮像素子 | |
JPH10107249A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
KR950011568B1 (ko) | 고체촬상소자의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |