JP2786076B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
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Description
トダイオード群を有するMOS型固体撮像装置やCCD
固体撮像装置に関し、特に、入射光がフォトダイオード
群以外の領域へ漏れ込むのを防止する構造を有する固体
撮像装置及びその製造方法に関する。
外部光が入射するのを防止するために、図3や図4に示
すように、フォトダイオードの周縁部分に遮光部分が設
けられていた。
部分にP形不純物層2が拡散によって埋設され、更にこ
れらの上面にシリコン酸化膜3が積層されると共に、P
形不純物層2の受光領域となる上面部分を除いてポリシ
リコン膜4が積層されている。したがって、ポリシリコ
ン膜4が遮光膜となるので、PN接合部分だけに光を入
射させことができるとしている。
ロセスを述べると、まず、N形半導体基板1の上面にシ
リコン酸化膜3を成長させ、次に、シリコン酸化膜3の
うち受光領域とすべき範囲Wを除去することにより、そ
の範囲WのN形半導体基板1の表面を露出させる。次
に、シリコン酸化膜3をセルフアラインメントマスクと
してP形不純物を拡散させることによりP形不純物層2
を形成する。尚、この拡散処理を行うと、P形不純物層
2が縦方向だけでなく横方向へも拡散されるので、図中
の横拡散部分2aは、受光領域とすべき範囲Wの外縁を
超えて拡散する。そして、この横拡散部分2aの横方向
の拡散距離xは、縦方向の拡散距離yよりも小さくな
る。次に、P形不純物層3の上面をも含めてシリコン酸
化膜3で被覆し、最後に、受光領域の範囲Wを除くシリ
コン酸化膜3の上面にポリシリコン膜4を積層させる。
の表層部分にP形不純物層6が拡散によって埋設され、
更にこれらの上面にシリコン酸化膜7が積層されると共
に、コンタクトホールを介してP形不純物層6の一端に
接続するポリシリコン膜8が積層され、最上面がシリコ
ン酸化膜9で被覆されている。そして、かかる構造によ
ると、ポリシリコン膜8がコンタクトホールを介してP
形不純物層6側へ回り込むように形成されているので、
P形不純物層6の横方向への光の入射を阻止し、所定の
受光領域だけに光を入射させることができるとしてい
る。
うな構造を有する固体撮像装置にあっては、次のような
問題があった。
っては、受光面に対して垂直方向から入射する光及びあ
る程度斜め方向から入射する光を受光する場合には効果
的であるが、同図中に示すように、極めて傾斜した入射
角度θで入射した光はシリコン酸化膜3を介してN形半
導体基板5の表層部分の深部まで到達する場合がある。
この結果、PN接合とシリコン酸化膜3との接触部分A
にも光が入射する場合があり、電気的特性が経年変化す
る原因となる問題があった。特に、前述したように、製
造工程中でシリコン酸化膜3をマスクに適用するセルフ
アラインメント処理によりP形不純物層2を拡散形成す
るので、横拡散部分2aの横方向の拡散距離xは縦方向
の拡散距離yよりも小さくなり、したがって、比較的容
易に接触部分Aへ光が入射して電気的特性が変化する。
このように、ポリシリコン膜4は十分に遮光膜の機能を
果たさないという問題があった。
っては、ポリシリコン膜8は遮光膜としての機能を果た
すと同時に、P形不純物層6への接続電極としての機能
を有している。このように接続電極としての機能を持た
せると、ポリシリコン膜8の電圧がP形不純物層6の外
側のN形半導体基板5の表層部分(図4中のBで示す部
分)にも掛り、この電圧に応じてN形半導体基板5の表
層部分とシリコン酸化膜7との間の寄生容量Coxが変動
する。この結果、かかるPN接合を利用したフォトダイ
オードの感度が変動するという問題を招来する。更に、
ポリシリコン膜8に逆バイアスの電圧が印加されると、
上記表層部分BがN形からP形へ反転する場合があるの
で電気的特性の変化及び信頼性の低下を招き、更にリー
ク電流及び暗電流の増加をもたらすという問題があっ
た。
鑑みてなされたものであり、受光面に対して斜め方向か
ら入射する光がPN接合と表面酸化膜(SiO2 )との
接続部分まで入射するのを阻止し、且つ電気的特性の変
化をもたらさない構造を有する固体撮像装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。
るために本発明は、シリコン半導体基板の表層部分にそ
れと異なる種類の不純物層を拡散形成することによって
得られるPN接合型フォトダイオードを有する固体撮像
装置であって、前記不純物層は、所定の受光領域の範囲
を含めてその範囲より外側まで拡張して拡散され、前記
受光領域及び、前記受光領域の範囲の外側ないし前記不
純物の拡散形成された外縁までのうちの中間範囲までは
薄く且つ前記中間範囲の外側では厚い段付き形状のシリ
コン酸化膜が、前記不純物層と前記半導体基板の上面に
形成され、前記受光領域を除く部分の前記シリコン酸化
膜の上面には、ポリシリコン膜が前記不純物層とは接触
することなく形成される構造とした。
るための製造方法は、シリコン半導体基板上にシリコン
酸化膜を積層する第1の工程と、前記シリコン酸化膜の
うち所定の受光領域の範囲より所定の範囲だけ広い部分
を除去することにより、前記シリコン半導体基板の表面
を露出させる第2の工程と、前記シリコン酸化膜をセル
フアラインメントマスクに適用して、前記シリコン半導
体基板と種類の異なる不純物層を前記シリコン半導体基
板の表層部分に拡散形成する第3の工程と、前記不純物
層の表面に前記第1の工程で積層された前記シリコン酸
化膜よりも薄いシリコン酸化膜を積層する第4の工程
と、前記第1ないし第4の工程により積層された前記シ
リコン酸化膜の全面にポリシリコン膜を堆積させる第5
の工程と、前記所定の受光領域の範囲のポリシリコン膜
を除去することにより、前記受光領域の範囲の前記薄い
シリコン酸化膜を露出させる第6の工程とを有すること
とした。
コン膜が、シリコン酸化膜の薄い部分と厚い部分による
段付き部分を覆うように形成されるので、斜め方向から
入射する光がPN接合とシリコン酸化膜との接合部分に
入射するのを完全に阻止し、電気的特性の経年変化や信
頼性の低下を防止する。
に説明する。まず、図1に基づいて構造を説明する。
尚、同図は、1つの画素に相当するPN接合型フォトダ
イオードの縦断面構造を示している。N形半導体基板1
0の所定の表層部分にP形不純物層11が埋設され、更
にP形不純物層11及びN形半導体基板10上にシリコ
ン酸化膜12が積層されている。ここで、シリコン酸化
膜12は、受光領域Wとその周囲領域ω1 において薄く
これらの外側では厚い段付き形状となっている。又、シ
リコン酸化膜12の上面には、受光領域Wの外側にその
段付き形状に沿って積層された遮光膜(この実施例で
は、ポリシリコン膜)13が形成されている。更に、シ
リコン酸化膜12の受光領域Wの一側にコンタクトホー
ルが形成され、このコンタクトホールを介してAl配線
14がP形不純物層11に接続するように形成されてい
る。尚、N形半導体基板10の表層部分の一端に埋設さ
れているN+ 領域15は隣り合う画素間等を分離するた
めのチャンネルストッパである。
12の受光領域Wでの厚さが約250Å、厚い部分での
厚さが約0.35μm、ポリシリコン膜13の厚さが約
0.1μm、受光領域Wの外縁からP形不純物層11の
横方向の側端までの距離ω1が約2.0μm、シリコン
酸化膜12の段付き部分からP形不純物層11の横方向
の側端までの距離ω2 が約0.5μmに設計されてい
る。
製造方法を図2に基づいて工程順に説明する。まず、同
図(a)に示すシリコンのN形半導体基板10を使用し
て、同図(b)に示すように、フォトダイオードを形成
すべき領域のN形半導体基板10の上面に約0.3μm
程度の厚さのシリコン酸化膜12を成長させた後、シリ
コン酸化膜12をセルフアラインメントマスクとして、
リン(P)をN形半導体基板10の表層部分に拡散させ
ることによりチャンネルストッパとなるN+ 層15を形
成する。
5の表面部分を酸化させる。これにより、シリコン酸化
膜12も若干成長することとなる。
1 の範囲についてシリコン酸化膜12をエッチングにて
除去することにより、N形半導体基板10の一部表面を
露出させる。そして、残されているシリコン酸化膜12
をセルフアラインメントマスクとして、ボロン(B)を
N形半導体基板10の表層部分に拡散させることにより
P形不純物層11を形成する。ここで、この拡散処理を
行うと、P形不純物層11は縦方向にのみ形成されるだ
けでなく横方向へも拡散するので、図1に示した範囲
(W+2ω1 +2ω2 )にP形不純物層11が形成され
る。即ち、シリコン酸化膜10の下の一部範囲ω2 まで
拡大して形成される。
物層11の表面を酸化させることにより、シリコン酸化
膜12を、受光領域とその所定外縁領域(W+2ω1 )
では薄く(約250Å)且つ、上記範囲ω1 の外側では
厚い(約0.35μm)段付き形状を実現する。
酸化膜12の全面にポリシリコン膜13を堆積させる。
とすべき範囲Wについてポリシリコン膜13をエッチン
グ除去することにより、その範囲Wのシリコン酸化膜1
2を露出させる。
Wにおけるシリコン酸化膜12の一側にコンタクトホー
ルを形成し、更にコンタクトホールを介してP形不純物
層11の一端に電気的に接続するAl配線14を形成す
る。
純物層11の範囲(W+2ω1 +2ω2 )より内側で薄
くなる段付き形状のシリコン酸化膜12を形成し、更
に、ポリシリコン膜13を、この段付き形状に沿ってシ
リコン酸化膜12の厚い部分から薄い部分の受光領域W
の外縁まで形成することによって、ポリシリコン膜13
をシリコン酸化膜12の厚い部分から薄い部分までの側
壁部分に沿ってL字状の断面形状にすると同時に、その
側壁部分から薄い部分に沿って逆L字状の断面形状にし
たので、斜め方向から入射する光がPN接合とシリコン
酸化膜12との接合部分に入射するのを完全に阻止する
ことができ、電気的特性の経年変化や信頼性の低下を防
止することができる。
物層11に接続しない、所謂フローティング状態となっ
ているので、シリコン酸化膜12とN形半導体基板10
の表面に存在する寄生容量Coxに影響を与えない。よっ
て、この寄生容量Coxは常に一定となり、受光感度の変
動を招来する従来の問題点を解消することができる。更
に、リーク電流や暗電流の発生を抑制することができる
ので、雑音の少ない撮像を可能にする。
フアラインメントマスクを多用しているので製造精度が
高くなる。
光性を有する遮光膜が、シリコン酸化膜の薄い部分と厚
い部分による段付き部分を覆うように形成されるので、
斜め方向から入射する光がPN接合とシリコン酸化膜と
の接合部分に入射するのを完全に阻止し、電気的特性の
経年変化や信頼性の低下を防止することができる固体撮
像装置を提供することができる。
示す縦断面図である。
示す説明図である。
る。
である。
リコン酸化膜路、13…ポリシリコン膜、14…Al配
線、15…N+ 層。
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン半導体基板の表層部分にそれと
異なる種類の不純物層を拡散形成することによって得ら
れるPN接合型フォトダイオードを有する固体撮像装置
であって、 前記不純物層は、所定の受光領域の範囲を含めてその範
囲より外側まで拡張して拡散され、 前記受光領域及び、前記受光領域の範囲の外側ないし前
記不純物の拡散形成された外縁までのうちの中間範囲ま
では薄く且つ前記中間範囲の外側では厚い段付き形状の
シリコン酸化膜が、前記不純物層と前記半導体基板の上
面に形成され、 前記受光領域を除く部分の前記シリコン酸化膜の上面に
は、ポリシリコン膜が前記不純物層とは接触することな
く形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】 シリコン半導体基板上にシリコン酸化膜
を積層する第1の工程と、 前記シリコン酸化膜のうち所定の受光領域の範囲より所
定の範囲だけ広い部分を除去することにより、前記シリ
コン半導体基板の表面を露出させる第2の工程と、 前記シリコン酸化膜をセルフアラインメントマスクに適
用して、前記シリコン半導体基板と種類の異なる不純物
層を前記シリコン半導体基板の表層部分に拡散形成する
第3の工程と、 前記不純物層の表面に前記第1の工程で積層された前記
シリコン酸化膜よりも薄いシリコン酸化膜を積層する第
4の工程と、 前記第1ないし第4の工程により積層された前記シリコ
ン酸化膜の全面にポリシリコン膜を堆積させる第5の工
程と、 前記所定の受光領域の範囲のポリシリコン膜を除去する
ことにより、前記受光領域の範囲の前記薄いシリコン酸
化膜を露出させる第6の工程と、 を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5101179A JP2786076B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5101179A JP2786076B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06310697A JPH06310697A (ja) | 1994-11-04 |
JP2786076B2 true JP2786076B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=14293774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5101179A Expired - Lifetime JP2786076B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2786076B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5353356B2 (ja) * | 2009-03-25 | 2013-11-27 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6345856A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
JP2687508B2 (ja) * | 1988-11-22 | 1997-12-08 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5101179A patent/JP2786076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06310697A (ja) | 1994-11-04 |
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