JP3024595B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
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-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
びその製造方法に関し、特に周辺回路部の比較的厚い絶
縁膜を有する第1の素子分離部と、電荷転送部間、ある
いは電荷転送部と光電変換部間、あるいは光電変換部間
の素子分離部となるセル部の比較的薄い絶縁膜を有する
第2の素子分離部とを有する固体撮像装置およびその製
造方法に関する。
びその製造方法に関し、特に周辺回路部の比較的厚い絶
縁膜を有する第1の素子分離部と、電荷転送部間、ある
いは電荷転送部と光電変換部間、あるいは光電変換部間
の素子分離部となるセル部の比較的薄い絶縁膜を有する
第2の素子分離部とを有する固体撮像装置およびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の固体撮像装置は、周辺回
路部の比較的厚い絶縁膜を有する第1の素子分離部と、
電荷転送部間、あるいは電荷転送部と光電変換部間、あ
るいは光電変換部間の素子分離部となるセル部の比較的
薄い絶縁膜を有する第2の素子分離部はそれぞれ別の工
程で形成されていた(例えば、特開昭62−15686
1参照)。
路部の比較的厚い絶縁膜を有する第1の素子分離部と、
電荷転送部間、あるいは電荷転送部と光電変換部間、あ
るいは光電変換部間の素子分離部となるセル部の比較的
薄い絶縁膜を有する第2の素子分離部はそれぞれ別の工
程で形成されていた(例えば、特開昭62−15686
1参照)。
【0003】図5は、従来の固体撮像装置における製造
方法の各製造工程に於ける断面図を示したものである。
なお、図中の一点鎖線を境に、左側の領域は周辺回路部
を右側の領域はセル部を示している。
方法の各製造工程に於ける断面図を示したものである。
なお、図中の一点鎖線を境に、左側の領域は周辺回路部
を右側の領域はセル部を示している。
【0004】まず、P型半導体基板501上に酸化膜5
02および窒化膜503を形成し、所定領域に写真食刻
法により形成したフォトレジスト504をマスクにして
酸化膜502および窒化膜503をエッチング加工し、
さらに、フォトレジスト504、窒化膜503および酸
化膜502をマスクとしてたとえばボロンをイオン注入
することにより周辺回路部の第1の素子分離部となる第
1のP+ 型半導体領域505を形成する(図5
(a))。
02および窒化膜503を形成し、所定領域に写真食刻
法により形成したフォトレジスト504をマスクにして
酸化膜502および窒化膜503をエッチング加工し、
さらに、フォトレジスト504、窒化膜503および酸
化膜502をマスクとしてたとえばボロンをイオン注入
することにより周辺回路部の第1の素子分離部となる第
1のP+ 型半導体領域505を形成する(図5
(a))。
【0005】次いで、フォトレジスト504を除去した
後、熱酸化を施すことにより周辺回路部にのみ選択的に
比較的厚い酸化膜506をたとえば800nmの膜厚で
形成する(図5(b))。
後、熱酸化を施すことにより周辺回路部にのみ選択的に
比較的厚い酸化膜506をたとえば800nmの膜厚で
形成する(図5(b))。
【0006】続いて、窒化膜503および酸化膜502
を順次除去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化
膜513を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板
と同一導電型の不純物(たとえばボロン)をイオン注入
することによりセル部の電荷転送部間と光電変換部間の
第2の素子分離部となる第2のP+ 型半導体領域507
を形成する(図5(c))。
を順次除去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化
膜513を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板
と同一導電型の不純物(たとえばボロン)をイオン注入
することによりセル部の電荷転送部間と光電変換部間の
第2の素子分離部となる第2のP+ 型半導体領域507
を形成する(図5(c))。
【0007】さらに、P型半導体基板と反対導電型の不
純物(たとえばリン)をイオン注入することにより光電
変換部508と電荷転送部(図示せず)をそれぞれ形成
する(図5(d))。
純物(たとえばリン)をイオン注入することにより光電
変換部508と電荷転送部(図示せず)をそれぞれ形成
する(図5(d))。
【0008】その後、信号電荷を転送するための電極や
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
【0009】上述したような従来の固体撮像装置では、
周辺回路部には15V程度の高い電圧が加わるため、こ
の部分での素子分離特性を得るためには、第1の素子分
離部の形成に用いる不純物の濃度は、比較的高くする必
要がある。また、この第1の素子分離部は比較的厚い絶
縁膜の下に形成されるが、第1の素子分離部の形成に用
いる不純物のイオン注入工程は、LOCOS法を用いて
比較的厚い絶縁膜を形成する工程の前に行うことが必要
であり、この比較的厚い絶縁膜の工程を経ると、第1の
素子分離部のP+ 型不純物の接合が深くなり、高電圧印
加時でも十分な素子分離特性が得られた。
周辺回路部には15V程度の高い電圧が加わるため、こ
の部分での素子分離特性を得るためには、第1の素子分
離部の形成に用いる不純物の濃度は、比較的高くする必
要がある。また、この第1の素子分離部は比較的厚い絶
縁膜の下に形成されるが、第1の素子分離部の形成に用
いる不純物のイオン注入工程は、LOCOS法を用いて
比較的厚い絶縁膜を形成する工程の前に行うことが必要
であり、この比較的厚い絶縁膜の工程を経ると、第1の
素子分離部のP+ 型不純物の接合が深くなり、高電圧印
加時でも十分な素子分離特性が得られた。
【0010】一方、セル部には周辺回路部よりも低い電
圧が加わるため、セル部の第2の素子分離部の形成に用
いる不純物の濃度は、周辺回路部の素子分離の不純物の
濃度に比して少なくても良い。また、この上には通常比
較的厚い絶縁膜を形成する必要はない。このため、セル
部の第2の素子分離部の形成は、周辺回路部の第1の素
子分離部の形成とは別の工程で行い、セル部の素子分離
の形成に用いる不純物の導入量を少なくし、第2の素子
分離部の拡張を抑制することで、光電変換部および電荷
転送部の面積を拡大し、感度の増大および電荷転送容量
の増大を図ってきた。
圧が加わるため、セル部の第2の素子分離部の形成に用
いる不純物の濃度は、周辺回路部の素子分離の不純物の
濃度に比して少なくても良い。また、この上には通常比
較的厚い絶縁膜を形成する必要はない。このため、セル
部の第2の素子分離部の形成は、周辺回路部の第1の素
子分離部の形成とは別の工程で行い、セル部の素子分離
の形成に用いる不純物の導入量を少なくし、第2の素子
分離部の拡張を抑制することで、光電変換部および電荷
転送部の面積を拡大し、感度の増大および電荷転送容量
の増大を図ってきた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体撮
像装置では、周辺回路部にLOCOS法により選択熱酸
化された比較的厚い酸化膜を形成するために、長時間の
熱酸化工程が必要となり、この熱処理工程において、熱
ストレスにより不要電荷の発生サイトとなる結晶欠陥を
誘起し、白キズの発生量を増大させるという問題点があ
った。
像装置では、周辺回路部にLOCOS法により選択熱酸
化された比較的厚い酸化膜を形成するために、長時間の
熱酸化工程が必要となり、この熱処理工程において、熱
ストレスにより不要電荷の発生サイトとなる結晶欠陥を
誘起し、白キズの発生量を増大させるという問題点があ
った。
【0012】また、周辺回路部の第1の素子分離部と、
セル部の第2の素子分離部をそれぞれ別の工程で形成し
ているため、製造工程が長くなるという欠点があった。
セル部の第2の素子分離部をそれぞれ別の工程で形成し
ているため、製造工程が長くなるという欠点があった。
【0013】本発明の目的は、周辺回路部の比較的厚い
絶縁膜を形成する際に受ける熱ストレスにより、不要電
荷の発生サイトとなる結晶欠陥の誘起し、白キズを発生
することなく、かつ製造工程が短縮された固体撮像装置
およびその製造方法を提供することにある。
絶縁膜を形成する際に受ける熱ストレスにより、不要電
荷の発生サイトとなる結晶欠陥の誘起し、白キズを発生
することなく、かつ製造工程が短縮された固体撮像装置
およびそ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】本発明の第1の固体撮像
装置は、周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を有する第1の
素子分離部と、電荷転送部間、あるいは電荷転送部と光
電変換部間、あるいは光電変換部間の素子分離部となる
セル部の比較的薄い絶縁膜を有する第2の素子分離部と
を有する固体撮像装置において、前記比較的厚い絶縁膜
が、CVD法によって形成された絶縁膜であり、CVD
法により形成される成長温度よりも高温度で処理された
第1層の絶縁膜と、この第1層の絶縁膜上に更にCVD
法により形成された第2の絶縁膜とからなる積層膜であ
る。
装置は、周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を有する第1の
素子分離部と、電荷転送部間、あるいは電荷転送部と光
電変換部間、あるいは光電変換部間の素子分離部となる
セル部の比較的薄い絶縁膜を有する第2の素子分離部と
を有する固体撮像装置において、前記比較的厚い絶縁膜
が、CVD法によって形成された絶縁膜であり、CVD
法により形成される成長温度よりも高温度で処理された
第1層の絶縁膜と、この第1層の絶縁膜上に更にCVD
法により形成された第2の絶縁膜とからなる積層膜であ
る。
【0015】本発明の第2の固体撮像装置は、周辺回路
部の比較的厚い絶縁膜を有する第1の素子分離部と、電
荷転送部間、あるいは電荷転送部と光電変換部間、ある
いは光電変換部間の素子分離部となるセル部の比較的薄
い絶縁膜を有する固体撮像装置において、前記比較的厚
い絶縁膜が、CVD法によって形成された絶縁膜であ
り、表面部分に砒素もしくはリンが導入された絶縁膜で
ある。
部の比較的厚い絶縁膜を有する第1の素子分離部と、電
荷転送部間、あるいは電荷転送部と光電変換部間、ある
いは光電変換部間の素子分離部となるセル部の比較的薄
い絶縁膜を有する固体撮像装置において、前記比較的厚
い絶縁膜が、CVD法によって形成された絶縁膜であ
り、表面部分に砒素もしくはリンが導入された絶縁膜で
ある。
【0016】
【0017】
【0018】前記第1の素子分離部と第2の素子分離部
に形成された半導体領域が同一の不純物濃度を有するも
のを含む。
に形成された半導体領域が同一の不純物濃度を有するも
のを含む。
【0019】周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を有する第
1の素子分離部の半導体領域が、前記絶縁膜上に形成さ
れる高融点金属を含む金属、もしくは多結晶配線下の一
部もしくは全ての領域において削除されているものであ
ってよい。
1の素子分離部の半導体領域が、前記絶縁膜上に形成さ
れる高融点金属を含む金属、もしくは多結晶配線下の一
部もしくは全ての領域において削除されているものであ
ってよい。
【0020】本発明の第1の固体撮像装置の製造方法
は、 第1導電型半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置に周辺
回路部の第1の素子分離部となる第1導電型半導体領域
を形成する工程と、 セル部の第2の素子分離部となる第
1導電型半導体領域を形成する工程と、 前記第1の絶縁
膜上にCVD法により周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位
置の前記比較的厚い絶縁膜を写真食刻法およびウエット
エッチング法により除去する工程と、 前記第1導電型半
導体基板に再び熱処理を施すことによりセル部の比較的
薄い絶縁膜を形成する工程とを有し、前記CVD法によ
り比較的厚い絶縁膜を形成する工程が、CVD法により
第1層の絶縁膜を形成する工程と、前記第1層の絶縁膜
形成温度よりも高温度で熱処理する工程と、更にCVD
法により第2層の絶縁膜を形成する工程とからなる。
は、 第1導電型半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置に周辺
回路部の第1の素子分離部となる第1導電型半導体領域
を形成する工程と、 セル部の第2の素子分離部となる第
1導電型半導体領域を形成する工程と、 前記第1の絶縁
膜上にCVD法により周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を
形成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位
置の前記比較的厚い絶縁膜を写真食刻法およびウエット
エッチング法により除去する工程と、 前記第1導電型半
導体基板に再び熱処理を施すことによりセル部の比較的
薄い絶縁膜を形成する工程とを有し、前記CVD法によ
り比較的厚い絶縁膜を形成する工程が、CVD法により
第1層の絶縁膜を形成する工程と、前記第1層の絶縁膜
形成温度よりも高温度で熱処理する工程と、更にCVD
法により第2層の絶縁膜を形成する工程とからなる。
【0021】本発明の第2の固体撮像装置の製造方法
は、 第1導電型半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置に周辺
回路部の第1の素子分離部となる第1導電型半導体領域
を形成する工程と、 セル部の第2の素子分離部となる第
1導電型半導体領域を形成する工程と、 前記第1の絶縁
上にCVD法により周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を形
成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置
の前記比較的厚い絶縁膜を写真食刻法およびウエットエ
ッチング法により除去する工程と、 前記第1導電型半導
体基板に再び熱処理を施すことによりセル部の比較的薄
い絶縁膜を形成する工程とを有し、前記CVD法により
比較的厚い絶縁膜を形成する工程が、CVD法により比
較的厚い絶縁膜を形成する工程と、前記比較的厚い絶縁
膜の表面部分に、イオン注入法により砒素もしくはリン
不純物を導入する工程とからなる。
は、 第1導電型半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置に周辺
回路部の第1の素子分離部となる第1導電型半導体領域
を形成する工程と、 セル部の第2の素子分離部となる第
1導電型半導体領域を形成する工程と、 前記第1の絶縁
上にCVD法により周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を形
成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置
の前記比較的厚い絶縁膜を写真食刻法およびウエットエ
ッチング法により除去する工程と、 前記第1導電型半導
体基板に再び熱処理を施すことによりセル部の比較的薄
い絶縁膜を形成する工程とを有し、前記CVD法により
比較的厚い絶縁膜を形成する工程が、CVD法により比
較的厚い絶縁膜を形成する工程と、前記比較的厚い絶縁
膜の表面部分に、イオン注入法により砒素もしくはリン
不純物を導入する工程とからなる。
【0022】第1の素子分離部となる第1導電型半導体
領域と第2の素子分離部となる第1導電型半導体領域と
が同一工程で形成されているものを含んでもよい。
領域と第2の素子分離部となる第1導電型半導体領域と
が同一工程で形成されているものを含んでもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0024】図1(a)、(b)および(c)は本発明
の第1実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工程にお
ける縦断面図である。
の第1実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工程にお
ける縦断面図である。
【0025】以下各図は、図中の一点鎖線を境として、
左側の領域は固体撮像装置の周辺回路部を、右側の領域
はセル部を示している。
左側の領域は固体撮像装置の周辺回路部を、右側の領域
はセル部を示している。
【0026】この固体撮像装置の製造方法は、まず、P
型半導体基板101上に熱酸化により第1の酸化膜10
2を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基板
101と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネル
ギーが150KeVでドーズ量が1E13cm-2でイオ
ン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型半導
体領域105とセル部の光電変換領域部と電荷転送部間
の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域107を同時に
形成する(図1(a))。
型半導体基板101上に熱酸化により第1の酸化膜10
2を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基板
101と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネル
ギーが150KeVでドーズ量が1E13cm-2でイオ
ン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型半導
体領域105とセル部の光電変換領域部と電荷転送部間
の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域107を同時に
形成する(図1(a))。
【0027】次いで、CVD法による酸化膜を約600
nmの膜厚で装置全面に被着したのち、CVD法による
酸化膜成長温度より高温で熱処理を施す。さらに、必要
領域以外を写真食刻法およびウエットエッチング法によ
り除去することにより、周辺回路部の比較的厚い酸化膜
106を形成する(図1(b))。
nmの膜厚で装置全面に被着したのち、CVD法による
酸化膜成長温度より高温で熱処理を施す。さらに、必要
領域以外を写真食刻法およびウエットエッチング法によ
り除去することにより、周辺回路部の比較的厚い酸化膜
106を形成する(図1(b))。
【0028】続いて、セル部の第1の酸化膜102を除
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜113
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板101と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部108を形成する(図1(c))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜113
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板101と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部108を形成する(図1(c))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
【0029】その後、信号電荷を転送するための電極や
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
【0030】上述した本発明の第1の実施形態の固体撮
像装置は、周辺回路部の比較的厚い酸化膜の形成をCV
D法を用いた酸化膜で形成しているため、長時間の熱処
理工程に起因する白キズの発生を抑止できる。さらに、
周辺回路部の第1の素子分離部とセル部の第2の素子分
離部のP+ 型半導体領域を同時に形成することができる
ため、従来の固体撮像装置の製造工程に比べ工程の短縮
がはかれる。ここで、周辺回路部の比較的厚い酸化膜を
形成するために熱酸化工程を用いないので、セル部の第
2の素子分離部のP+ 型半導体領域の広がりはほとんど
なく、画素領域の面積が十分にとれ、高い感度が得られ
る。
像装置は、周辺回路部の比較的厚い酸化膜の形成をCV
D法を用いた酸化膜で形成しているため、長時間の熱処
理工程に起因する白キズの発生を抑止できる。さらに、
周辺回路部の第1の素子分離部とセル部の第2の素子分
離部のP+ 型半導体領域を同時に形成することができる
ため、従来の固体撮像装置の製造工程に比べ工程の短縮
がはかれる。ここで、周辺回路部の比較的厚い酸化膜を
形成するために熱酸化工程を用いないので、セル部の第
2の素子分離部のP+ 型半導体領域の広がりはほとんど
なく、画素領域の面積が十分にとれ、高い感度が得られ
る。
【0031】図2(a)、(b)、・・・、(e)は、
本発明の第2実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工
程における縦断面図である。
本発明の第2実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工
程における縦断面図である。
【0032】この固体撮像装置の製造方法は、まず、P
型半導体基板201上にCVD法による第1の酸化膜2
02を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基
板201と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネ
ルギーが150KeVでドーズ量が1E13cm-2でイ
オン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型半
導体領域205とセル部の光電変換領域間と電荷転送部
間の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域207を同時
に形成する(図2(a))。
型半導体基板201上にCVD法による第1の酸化膜2
02を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基
板201と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネ
ルギーが150KeVでドーズ量が1E13cm-2でイ
オン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型半
導体領域205とセル部の光電変換領域間と電荷転送部
間の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域207を同時
に形成する(図2(a))。
【0033】次いで、第1のCVD法による酸化膜20
9を約500nmの膜厚で装置全面に被着したのち、C
VD法での酸化膜形成温度以上の温度で熱処理を施す
(図2(b))。
9を約500nmの膜厚で装置全面に被着したのち、C
VD法での酸化膜形成温度以上の温度で熱処理を施す
(図2(b))。
【0034】次に、第2のCVD法による酸化膜210
を約100nmの膜厚で装置全面に被着する(図2
(c))。
を約100nmの膜厚で装置全面に被着する(図2
(c))。
【0035】次いで、第1のCVD酸化膜209および
第2のCVD酸化膜210からなる積層膜の必要領域以
外を写真食刻法およびウエットエッチング法により除去
することにより、周辺回路部の比較的厚い酸化膜206
を形成する(図2(d))。
第2のCVD酸化膜210からなる積層膜の必要領域以
外を写真食刻法およびウエットエッチング法により除去
することにより、周辺回路部の比較的厚い酸化膜206
を形成する(図2(d))。
【0036】続いて、セル部の第1の酸化膜202を除
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜213
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板201と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部208を形成する(図2(e))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜213
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板201と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部208を形成する(図2(e))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
【0037】その後、信号電荷を転送するための電極や
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
【0038】上述した本発明の第2の実施形態の固体撮
像装置は、周辺回路部の比較的厚い酸化膜を熱処理を施
した第1のCVD酸化膜と、熱処理を施さない第2のC
VD酸化膜の2層の積層膜により構成しているため、ウ
エットエッチングによる酸化膜のパターニングの際に、
積層膜の表面部の横方向エッチングが大きく進行し、周
辺回路部の比較的厚い酸化膜端部に大きなテーパー角を
付けることができる。このため、周辺回路部の比較的厚
い酸化膜端部での配線の段切れが防止できて被覆性が向
上し、エッチング残りによる配線間の短絡が防止できる
という利点がある。
像装置は、周辺回路部の比較的厚い酸化膜を熱処理を施
した第1のCVD酸化膜と、熱処理を施さない第2のC
VD酸化膜の2層の積層膜により構成しているため、ウ
エットエッチングによる酸化膜のパターニングの際に、
積層膜の表面部の横方向エッチングが大きく進行し、周
辺回路部の比較的厚い酸化膜端部に大きなテーパー角を
付けることができる。このため、周辺回路部の比較的厚
い酸化膜端部での配線の段切れが防止できて被覆性が向
上し、エッチング残りによる配線間の短絡が防止できる
という利点がある。
【0039】図3(a)、(b)、・・・、(e)は、
本発明の第3実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工
程における縦断面図である。
本発明の第3実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工
程における縦断面図である。
【0040】この固体撮像装置の製造方法は、まず、P
型半導体基板301上にCVD法による第1の酸化膜3
02を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基
板301と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネ
ルギーが150KeVでドーズ量が1×1013cm-2で
イオン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型
半導体領域305とセル部の光電変換領域間と電荷転送
部間の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域307を同
時に形成する(図3(a))。
型半導体基板301上にCVD法による第1の酸化膜3
02を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基
板301と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネ
ルギーが150KeVでドーズ量が1×1013cm-2で
イオン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型
半導体領域305とセル部の光電変換領域間と電荷転送
部間の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域307を同
時に形成する(図3(a))。
【0041】次いで、CVD法による酸化膜309を約
600nmの膜厚で装置全面に被着したのち、CVD法
による酸化膜成長温度より高温で熱処理を施す(図3
(b))。
600nmの膜厚で装置全面に被着したのち、CVD法
による酸化膜成長温度より高温で熱処理を施す(図3
(b))。
【0042】次に、砒素を例えばエネルギーが70Ke
Vでドーズ量が1E15cm-2でイオン注入し砒素注入
層310を形成する(図3(c))。ここで砒素に代っ
てリンが使用されることもある。
Vでドーズ量が1E15cm-2でイオン注入し砒素注入
層310を形成する(図3(c))。ここで砒素に代っ
てリンが使用されることもある。
【0043】次いで、CVD法による酸化膜209の必
要領域以外を写真食刻法およびウエットエッチング法に
より除去することにより、周辺回路部の比較的厚い酸化
膜306を形成する(図3(d))。
要領域以外を写真食刻法およびウエットエッチング法に
より除去することにより、周辺回路部の比較的厚い酸化
膜306を形成する(図3(d))。
【0044】続いて、セル部の第1の酸化膜302を除
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜313
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板301と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部308を形成する(図3(e))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜313
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板301と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部308を形成する(図3(e))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
【0045】その後、信号電荷を転送するための電極や
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
層間絶縁膜などを形成し、所望の固体撮像装置が得られ
る。
【0046】上述した本発明の第3の実施形態の固体撮
像装置は、周辺回路部の比較的厚い酸化膜の形成に表面
に砒素もしくはリンをイオン注入したCVD法を用いた
酸化膜で形成しているため、膜の表面部のエッチングレ
ートが高く、ウエットエッチングによる周辺回路部の比
較的厚い酸化膜のパターンニングの隙に、膜の表面部の
横方向エッチングが大きく進行し、周辺回路部の比較的
厚い酸化膜端部に大きなテーパー角を付けることができ
る。このため、周辺回路部の比較的厚い酸化膜端部での
配線の段切れが防止できて被覆性が向上し、エッチング
残りによる配線間の短絡が防止できるという利点があ
る。
像装置は、周辺回路部の比較的厚い酸化膜の形成に表面
に砒素もしくはリンをイオン注入したCVD法を用いた
酸化膜で形成しているため、膜の表面部のエッチングレ
ートが高く、ウエットエッチングによる周辺回路部の比
較的厚い酸化膜のパターンニングの隙に、膜の表面部の
横方向エッチングが大きく進行し、周辺回路部の比較的
厚い酸化膜端部に大きなテーパー角を付けることができ
る。このため、周辺回路部の比較的厚い酸化膜端部での
配線の段切れが防止できて被覆性が向上し、エッチング
残りによる配線間の短絡が防止できるという利点があ
る。
【0047】図4(a)、(b)、・・・、(d)は、
本発明の第4実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工
程における縦断面図である。
本発明の第4実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工
程における縦断面図である。
【0048】この固体撮像装置の製造方法は、まず、P
型半導体基板401上にCVD法による第1の酸化膜4
02を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基
板401と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネ
ルギーが150KeVでドーズ量が1×1013cm-2で
イオン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型
半導体領域405とセル部の光電変換領域間と電荷転送
部間の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域407を同
時に形成する(図4(a))。
型半導体基板401上にCVD法による第1の酸化膜4
02を約20nmの厚さで形成したのち、P型半導体基
板401と同一導電型の不純物(例えばボロン)をエネ
ルギーが150KeVでドーズ量が1×1013cm-2で
イオン注入し、周辺回路部の第1の素子分離部のP+ 型
半導体領域405とセル部の光電変換領域間と電荷転送
部間の第2の素子分離部のP+ 型半導体領域407を同
時に形成する(図4(a))。
【0049】ここで、本実施形態では、周辺回路部の第
1の素子分離部のP+ 型半導体領域405は、その後に
周辺回路部の比較的厚い酸化膜が形成される領域のうち
一部分にのみ形成されている。その領域は第1の素子分
離部の比較的厚い酸化膜が上に形成されている金属配線
下には形成されないようになっている。ここで、配線は
高融点金属、もしくは多結晶の配線であってもよい。
1の素子分離部のP+ 型半導体領域405は、その後に
周辺回路部の比較的厚い酸化膜が形成される領域のうち
一部分にのみ形成されている。その領域は第1の素子分
離部の比較的厚い酸化膜が上に形成されている金属配線
下には形成されないようになっている。ここで、配線は
高融点金属、もしくは多結晶の配線であってもよい。
【0050】次いで、CVD法による酸化膜を約600
nmの膜厚で装置全面に被着したのち、CVD法による
酸化膜成長温度より高温で熱処理を施す。さらに、必要
領域以外をエッチオフすることにより、周辺回路部の比
較的厚い酸化膜406を形成する(図4(b))。
nmの膜厚で装置全面に被着したのち、CVD法による
酸化膜成長温度より高温で熱処理を施す。さらに、必要
領域以外をエッチオフすることにより、周辺回路部の比
較的厚い酸化膜406を形成する(図4(b))。
【0051】続いて、セル部の第1の酸化膜402を除
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜413
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板401と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部408を形成する(図4(c))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
去し、再び熱酸化を施すことにより第2の酸化膜413
を形成し、写真食刻法を用いてP型半導体基板401と
反対導電型の不純物(例えばリン)をエネルギーが15
0KeVでドーズ量が1E12cm-2でイオン注入し、
光電変換部408を形成する(図4(c))。ここで、
不純物は砒素であってもよい。
【0052】その後、層間絶縁膜411を形成し、周辺
回路部の比較的厚い酸化膜上で素子分離405を形成し
ていない領域上に配線412が形成される(図4
(d))。
回路部の比較的厚い酸化膜上で素子分離405を形成し
ていない領域上に配線412が形成される(図4
(d))。
【0053】本発明の第4の実施形態においては、周辺
回路部の配線に電圧が印加された場合に、その下にP+
領域が存在しないため、金属等の配線下のP型半導体基
板表面を空乏化させることにより配線容量を低減するこ
とができる。この構成をバスライン配線部に適用した場
合、印加したパルスの遅延などを防止することができ、
また、浮遊拡散層部から出力回路部への配線部に適用し
た場合、浮遊拡散容量の低減が可能になる等の良好なデ
バイス特性を得ることができる。
回路部の配線に電圧が印加された場合に、その下にP+
領域が存在しないため、金属等の配線下のP型半導体基
板表面を空乏化させることにより配線容量を低減するこ
とができる。この構成をバスライン配線部に適用した場
合、印加したパルスの遅延などを防止することができ、
また、浮遊拡散層部から出力回路部への配線部に適用し
た場合、浮遊拡散容量の低減が可能になる等の良好なデ
バイス特性を得ることができる。
【0054】上述した各実施形態では、P型半導体基板
を用いる場合について記述したが、各部の導電型を入れ
替えることによりN型半導体基板においても、同様であ
ることは言うまでもない。
を用いる場合について記述したが、各部の導電型を入れ
替えることによりN型半導体基板においても、同様であ
ることは言うまでもない。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、周辺回路
部の比較的厚い酸化膜をCVD法により形成することに
より、長時間の熱処理工程に起因する白キズの発生が防
止でき、また、比較的厚い酸化膜下の第1の素子分離部
とセル部の素子分離を行うための第2の素子分離部を同
一のイオン注入工程により形成することによって、製造
工程の削減ができる効果がある。
部の比較的厚い酸化膜をCVD法により形成することに
より、長時間の熱処理工程に起因する白キズの発生が防
止でき、また、比較的厚い酸化膜下の第1の素子分離部
とセル部の素子分離を行うための第2の素子分離部を同
一のイオン注入工程により形成することによって、製造
工程の削減ができる効果がある。
【0056】また、第2、第3の実施形態の発明では、
周辺回路部の比較的厚い酸化膜端部のテーパー角を大き
くすることによって、比較的厚い酸化膜端部での金属配
線などの段切れを防止することができるほか、エッチン
グ残りによる配線間の短絡が防止できる。
周辺回路部の比較的厚い酸化膜端部のテーパー角を大き
くすることによって、比較的厚い酸化膜端部での金属配
線などの段切れを防止することができるほか、エッチン
グ残りによる配線間の短絡が防止できる。
【0057】さらに、第4の実施形態の発明では、周辺
回路部の配線に電圧が印加された場合に、その下にP+
領域が存在しないため、金属等の配線下のP型半導体基
板表面を空乏化させることにより配線容量を低減するこ
とができる。この構成をバスライン配線部に適用した場
合、印加したパルスの遅延などを防止することができ、
また、浮遊拡散層部から出力回路部への配線部に適用し
た場合、浮遊拡散容量の低減が可能になる等の良好なデ
バイス特性を得ることができるという効果を奏する。
回路部の配線に電圧が印加された場合に、その下にP+
領域が存在しないため、金属等の配線下のP型半導体基
板表面を空乏化させることにより配線容量を低減するこ
とができる。この構成をバスライン配線部に適用した場
合、印加したパルスの遅延などを防止することができ、
また、浮遊拡散層部から出力回路部への配線部に適用し
た場合、浮遊拡散容量の低減が可能になる等の良好なデ
バイス特性を得ることができるという効果を奏する。
【図1】(a)、(b)および(c)は本発明の第1実
施形態の固体撮像装置の製造方法の各工程における縦断
面図である。
施形態の固体撮像装置の製造方法の各工程における縦断
面図である。
【図2】(a)、(b)、(c)、(d)および(e)
は本発明の第2実施形態の固体撮像装置の製造方法の各
工程における縦断面図である。
は本発明の第2実施形態の固体撮像装置の製造方法の各
工程における縦断面図である。
【図3】(a)、(b)、(c)、(d)および(e)
は本発明の第3実施形態の固体撮像装置の製造方法の各
工程における縦断面図である。
は本発明の第3実施形態の固体撮像装置の製造方法の各
工程における縦断面図である。
【図4】(a)、(b)、(c)、および(d)は本発
明の第4実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工程に
おける縦断面図である。
明の第4実施形態の固体撮像装置の製造方法の各工程に
おける縦断面図である。
【図5】(a)、(b)、(c)、および(d)は固体
撮像装置の従来例の製造方法の各工程における縦断面図
である。
撮像装置の従来例の製造方法の各工程における縦断面図
である。
101、201、301、401 P型半導体基板 102、202、302、402 第1の酸化膜 105、205、305、405 第1のP+ 型半導
体領域 106、206、306、406 比較的厚い酸化膜 107、207、307、407 第2のP+ 型半導
体領域 108、208、308、408 光電変換部 113、213、313、413 第2の酸化鉄 209 第1のCVD酸化膜 210 第2のCVD酸化膜 309 CVD酸化膜 310 砒素注入層 411 層間絶縁膜 412 金属配線
体領域 106、206、306、406 比較的厚い酸化膜 107、207、307、407 第2のP+ 型半導
体領域 108、208、308、408 光電変換部 113、213、313、413 第2の酸化鉄 209 第1のCVD酸化膜 210 第2のCVD酸化膜 309 CVD酸化膜 310 砒素注入層 411 層間絶縁膜 412 金属配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/14 H01L 27/146
Claims (7)
- 【請求項1】 周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を有する
第1の素子分離部と、電荷転送部間、あるいは電荷転送
部と光電変換部間、あるいは光電変換部間の素子分離部
となるセル部の比較的薄い絶縁膜を有する第2の素子分
離部とを有する固体撮像装置において、 前記比較的厚い絶縁膜が、CVD法によって形成された
絶縁膜であり、CVD法により形成される成長温度より
も高温度で処理された第1層の絶縁膜と、この第1層の
絶縁膜上に更にCVD法により形成された第2層の絶縁
膜とからなる積層膜であることを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項2】 周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を有する
第1の素子分離部と、電荷転送部間、あるいは電荷転送
部と光電変換部間、あるいは光電変換部間の素子分離部
となるセル部の比較的薄い絶縁膜を有する第2の素子分
離部とを有する固体撮像装置において、 前記比較的厚い絶縁膜が、CVD法によって形成された
絶縁膜であり、表面部分に砒素もしくはリンが導入され
た絶縁膜であることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項3】 第1の素子分離部と第2の素子分離部に
形成された半導体領域が同一の不純物濃度を有する請求
項1または2に記載の固体撮像装置。 - 【請求項4】 周辺回路部の比較的厚い絶縁膜を有する
第1の素子分離部の半導体領域が、前記絶縁膜上に形成
される高融点金属を含む金属、もしくは多結晶配線下の
一部もしくは全ての領域において削除されている請求項
1ないし3のいずれか1項記載の固体撮像装置。 - 【請求項5】 第1導電型半導体基板上に第1の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置に周辺回路部の
第1の素子分離部となる第1導電型半導体領域を形成す
る工程と、 セル部の第2の素子分離部となる第1導電型半導体領域
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上にCVD法により周辺回路部の比較
的厚い絶縁膜を形成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置の前記比較的厚
い絶縁膜を写真食刻法およびウエットエッチング法によ
り除去する工程と、 前記第1導電型半導体基板に再び熱処理を施すことによ
りセル部の比較的薄い絶縁膜を形成する工程とを有し、 前記CVD法により比較的厚い絶縁膜を形成する工程
が、 CVD法により第1層の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1層の絶縁膜形成温度よりも高温度で熱処理する
工程と、 更にCVD法により第2層の絶縁膜を形成する工程とか
らなることを特徴とする 固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項6】 第1導電型半導体基板上に第1の絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置に周辺回路部の
第1の素子分離部となる第1導電型半導体領域を形成す
る工程と、 セル部の第2の素子分離部となる第1導電型半導体領域
を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上にCVD法により周辺回路部の比較
的厚い絶縁膜を形成する工程と、 前記第1導電型半導体基板の所定の位置の前記比較的厚
い絶縁膜を写真食刻法およびウエットエッチング法によ
り除去する工程と、 前記第1導電型半導体基板に再び熱処理を施すことによ
りセル部の比較的薄い絶縁膜を形成する工程とを有し、 前記CVD法により比較的厚い絶縁膜を形成する工程
が、 CVD法により比較的厚い絶縁膜を形成する工程と、 前記比較的厚い絶縁膜の表面部分に、イオン注入法によ
り砒素もしくはリン不純物を導入する工程とからなるこ
とを特徴とする 固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項7】 第1の素子分離部となる第1導電型半導
体領域と第2の素子分離部となる第1導電型半導体領域
とが同一工程で形成されている請求項5または6記載の
固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9180087A JP3024595B2 (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
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