JP3239911B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願の発明は、周辺回路用トラン
ジスタがLDD構造である増幅型の固体撮像素子の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体撮像素子が微細化されてくると、周
辺回路部におけるトランジスタの短チャネル効果を抑制
するために、このトランジスタをLDD構造にする必要
がある。図5は、この様な構造を有する増幅型の固体撮
像素子を製造するために従来から考えられていた方法を
示している。この方法では、図5(a)に示す様に、S
i基板11のイメージ部12と周辺回路部13との境界
部等に素子分離用のSiO2 膜14を形成し、更に素子
活性領域の表面にゲート絶縁膜としてのSiO2膜15
を形成する。
【0003】次に、図5(b)に示す様に、多結晶Si
膜16を全面に堆積させ、図5(c)に示す様に、この
多結晶Si膜16をパターニングして、周辺回路部13
でゲート電極を形成すると同時に、イメージ部12の全
面に多結晶Si膜16を残す。そして、多結晶Si膜1
6及びSiO2 膜14をマスクにした不純物のイオン注
入を行って、相対的に低濃度の不純物層17を周辺回路
部13に形成する。その後、図5(d)に示す様に、S
iO2 膜21を全面に堆積させる。
【0004】次に、SiO2 膜21の全面をエッチバッ
クして、図5(e)に示す様に、SiO2 膜21から成
る側壁を周辺回路部13のゲート電極等に形成する。こ
の時、イメージ部12の多結晶Si膜16が、エッチバ
ックに対するSi基板11の保護膜になっている。そし
て、多結晶Si膜16及びSiO2 膜21、14をマス
クにした不純物のイオン注入を行って、相対的に高濃度
の不純物層22を周辺回路部13に形成する。ここまで
で、周辺回路部13におけるLDD構造のトランジスタ
23が完成する。
【0005】次に、図5(f)に示す様に、多結晶Si
膜16よりも膜厚が薄い多結晶Si膜24とこの多結晶
Si膜24よりも膜厚が厚いSiO2 膜25とを、イメ
ージ部12でゲート電極のパターンに加工する。そし
て、イメージ部12のみでSiO2 膜25、14及び多
結晶Si膜24をマスクにした不純物のイオン注入を行
って、不純物層26をイメージ部12に形成する。ここ
までで、イメージ部12におけるセンサ用のトランジス
タ27が完成する。
【0006】なお、多結晶Si膜24の膜厚を多結晶S
i膜16の膜厚よりも薄くしているのは、増幅型の固体
撮像素子では光がゲート電極を透過する必要があるから
である。また、SiO2 膜25の膜厚を多結晶Si膜2
4の膜厚よりも厚くしているのは、SiO2 膜は多結晶
Si膜よりも光が透過し易く、且つSiO2 膜25をマ
スクにした不純物のイオン注入でゲート電極に対して自
己整合的に不純物層26を形成するためである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の説明か
らも明らかな様に、上述の方法では、周辺回路部13に
おけるトランジスタ23とイメージ部12におけるトラ
ンジスタ27とで製造工程が兼用されていないので、周
辺回路部13におけるトランジスタ23がLDD構造で
ある増幅型の固体撮像素子を少ない工程では製造するこ
とができなかった。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の固体撮像素子
の製造方法は、周辺回路用トランジスタ23のゲート電
極16を半導体基板11上に形成する工程と、前記ゲー
ト電極16をマスクにして前記半導体基板11中に不純
物を導入することによって、前記周辺回路用トランジス
タ23の相対的に低濃度の不純物層17を形成する工程
と、前記ゲート電極16を形成した後に、相対的に薄い
導電膜24と相対的に厚い絶縁膜25とを前記半導体基
板11上の全面に順次に形成する工程と、前記絶縁膜2
5をセンサ用トランジスタ27のゲート電極24のパタ
ーンに加工すると同時に、この絶縁膜25で前記周辺回
路用トランジスタ23のゲート電極16の側壁25を形
成する工程と、前記周辺回路用トランジスタ23のゲー
ト電極16と前記側壁25とをマスクにして前記半導体
基板11中に不純物を導入することによって、この周辺
回路用トランジスタ23の相対的に高濃度の不純物層2
2を形成する工程と、前記導電膜24で前記センサ用ト
ランジスタ27のゲート電極24を形成する工程とを有
している。
【0009】請求項2の固体撮像素子の製造方法は、請
求項1の固体撮像素子の製造方法において、前記側壁2
5が残存している前記周辺回路用トランジスタ23を形
成する。
【0010】請求項3の固体撮像素子の製造方法は、請
求項1の固体撮像素子の製造方法において、前記相対的
に高濃度の不純物層22を形成した後に前記側壁25を
除去する工程と、前記側壁25を除去した後に、前記導
電膜24で前記センサ用トランジスタ27のゲート電極
24を形成すると同時に、前記周辺回路用トランジスタ
23におけるこの導電膜24を除去する工程とを有して
いる。
【0011】
【作用】請求項1の固体撮像素子の製造方法では、セン
サ用トランジスタ27のゲート電極24を相対的に薄い
導電膜24で形成しているので、光がゲート電極24を
透過する増幅型の固体撮像素子を製造することができ
る。しかも、相対的に厚くても光を透過させ易い絶縁膜
25をもゲート電極24のパターンに加工しているの
で、この絶縁膜25をマスクにした不純物のイオン注入
等で、ゲート電極24に対して自己整合的に不純物層2
6を形成することができる。
【0012】また、周辺回路用トランジスタ23には相
対的に低濃度の不純物層17と相対的に高濃度の不純物
層22とを形成しているので、この周辺回路用トランジ
スタ23はLDD構造である。そして、センサ用トラン
ジスタ27のゲート電極24上の絶縁膜25と周辺回路
用トランジスタ23をLDD構造にするための側壁25
である絶縁膜25とを共用している。
【0013】請求項2の固体撮像素子の製造方法では、
周辺回路用トランジスタ23をLDD構造にするための
側壁25を除去していないので、除去のための工程が不
要である。
【0014】請求項3の固体撮像素子の製造方法では、
周辺回路用トランジスタ23をLDD構造にするための
側壁25を除去した後に、周辺回路用トランジスタ23
における導電膜24を除去しているので、この導電膜2
4は周辺回路用トランジスタ23のゲート電極16の側
壁部からも除去される。しかも、周辺回路用トランジス
タ23における導電膜24はセンサ用トランジスタ27
のゲート電極24の形成と同時に除去しているので、製
造工程は増加しない。
【0015】
【実施例】以下、本願の発明の第1及び第2実施例を、
図1〜4を参照しながら説明する。なお、図5に示した
例と対応する構成部分には、同一の符号を付してある。
【0016】図1、2が、第1実施例を示している。こ
の第1実施例でも、図1(a)に示す様に、ゲート絶縁
膜としてのSiO2 膜15を形成するまでは、図5に示
した例と実質的に同様の工程を実行する。
【0017】しかし、この第1実施例では、図1(b)
に示す様に、その後、多結晶Si膜16で周辺回路部1
3におけるゲート電極を形成し、この多結晶Si膜16
を酸化して、その表面にSiO2 膜31を形成する。そ
して、イメージ部12をレジスト32で覆い、多結晶S
i膜16、SiO2 膜14、31及びレジスト32をマ
スクにした不純物のイオン注入を行って、相対的に低濃
度の不純物層17を周辺回路部13に形成する。
【0018】次に、レジスト32を除去した後、図1
(c)に示す様に、膜厚が30nm程度の多結晶Si膜
24と膜厚が150nm程度のSiO2 膜25とを順次
に全面に堆積させる。そして、図1(d)に示す様に、
イメージ部12におけるゲート電極のパターンに、Si
2 膜25上でレジスト33を加工する。
【0019】次に、レジスト33をマスクにしたRIE
でSiO2 膜25と多結晶Si膜24とを連続的にエッ
チバックして、図2(a)に示す様に、多結晶Si膜2
4から成るゲート電極をイメージ部12に形成すると同
時に、SiO2 膜25及び多結晶Si膜24から成る側
壁を周辺回路部13のゲート電極に形成する。
【0020】次に、レジスト33を除去した後、図2
(b)に示す様に、別のレジスト34でイメージ部12
の全体を覆い、多結晶Si膜16、24、SiO2 膜2
5、31、14及びレジスト34をマスクにした不純物
のイオン注入を行って、相対的に高濃度の不純物層22
を周辺回路部13に形成する。ここまでで、周辺回路部
13におけるLDD構造のトランジスタ23が完成す
る。
【0021】次に、レジスト34を除去した後、別のレ
ジスト(図示せず)で今度は周辺回路部13の全体を覆
い、SiO2 膜25、14、多結晶Si膜24及びレジ
ストをマスクにした不純物のイオン注入を行って、図2
(c)に示す様に、不純物層26をイメージ部12に形
成する。ここまでで、イメージ部12におけるセンサ用
のトランジスタ27が完成する。なお、不純物層26は
不純物層22よりも先に形成してもよい。その後、全面
に層間絶縁膜35を堆積させ、更に従来公知の工程を実
行して、増幅型の固体撮像素子を完成させる。
【0022】図3、4が、第2実施例を示している。こ
の第2実施例でも、図3(a)〜(d)に示す様に、イ
メージ部12におけるゲート電極のパターンに、SiO
2 膜25上でレジスト33を加工するまでは、図1、2
に示した第1実施例と実質的に同様の工程を実行する。
【0023】しかし、この第2実施例では、レジスト3
3をマスクにしたRIEでSiO2膜25をエッチバッ
クして、図3(e)に示す様に、イメージ部12でSi
2膜25をゲート電極のパターンに加工すると同時
に、SiO2 膜25から成る側壁を周辺回路部13のゲ
ート電極に形成するが、多結晶Si膜24はエッチバッ
クしない。
【0024】次に、レジスト33を除去した後、図4
(a)に示す様に、別のレジスト34でイメージ部12
の全体を覆い、多結晶Si膜16、SiO2 膜25、3
1、14及びレジスト34をマスクにした不純物のイオ
ン注入を行って、相対的に高濃度の不純物層22を周辺
回路部13に形成する。ここまでで、周辺回路部13に
おけるLDD構造のトランジスタ23が完成する。
【0025】次に、再びレジスト34をマスクにすると
共に多結晶Si膜24をストッパにしたエッチングで、
図4(b)に示す様に、周辺回路部13のゲート電極の
側壁として残っていたSiO2 膜25を除去する。そし
て、レジスト34を除去した後、SiO2 膜25をマス
クにすると共にSiO2 膜31、14、15をストッパ
にして多結晶Si膜24をエッチングして、図4(c)
に示す様に、多結晶Si膜24から成るゲート電極をイ
メージ部12に形成すると同時に、周辺回路部13から
多結晶Si膜24を除去する。
【0026】その後、別のレジスト(図示せず)で今度
は周辺回路部13の全体を覆い、SiO2 膜25、14
及び多結晶Si膜24をマスクにした不純物のイオン注
入を行って、不純物層26をイメージ部12に形成す
る。ここまでで、イメージ部12におけるセンサ用のト
ランジスタ27が完成する。なお、不純物層26は不純
物層22よりも先に形成してもよい。そして、図4
(d)に示す様に、全面に層間絶縁膜35を堆積させ、
更に従来公知の工程を実行して、増幅型の固体撮像素子
を完成させる。
【0027】なお、以上の第2実施例では、SiO2
25から成る側壁を周辺回路部13のゲート電極に形成
する前に不純物層17を形成しているが、SiO2 膜2
5から成る側壁を周辺回路部13のゲート電極から除去
した後に不純物層17を形成することもできる。この様
にすると、熱処理を受ける時間が少なく、ゲート電極下
への不純物層17の拡散が少なくて短チャネル効果が少
ないこと等のために、高性能なトランジスタ23を得る
ことができる。
【0028】
【発明の効果】請求項1の固体撮像素子の製造方法で
は、センサ用トランジスタのゲート電極上の絶縁膜と周
辺回路用トランジスタをLDD構造にするための側壁で
ある絶縁膜とを共用しているので、周辺回路用トランジ
スタがLDD構造である増幅型の固体撮像素子を少ない
工程で製造することができる。
【0029】請求項2の固体撮像素子の製造方法では、
周辺回路用トランジスタをLDD構造にするための側壁
を除去しておらず除去のための工程が不要であるので、
周辺回路用トランジスタがLDD構造である増幅型の固
体撮像素子を更に少ない工程で製造することができる。
【0030】請求項3の固体撮像素子の製造方法では、
製造工程を増加させることなく、周辺回路用トランジス
タのゲート電極の側壁部から導電膜を除去しているの
で、側壁部へのホットキャリアの注入による相互コンダ
クタンスの経時的劣化が少なく、信頼性の高い固体撮像
素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の第1実施例の前半の工程を順次に
示す側断面図である。
【図2】第1実施例の後半の工程を順次に示す側断面図
である。
【図3】第2実施例の前半の工程を順次に示す側断面図
である。
【図4】第2実施例の後半の工程を順次に示す側断面図
である。
【図5】従来から考えられていた方法の工程を順次に示
す側断面図である。
【符号の説明】
12 イメージ部 13 周辺回路部 16 多結晶Si膜 17 不純物層 22 不純物層 23 トランジスタ 24 多結晶Si膜 25 SiO2 膜 27 トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−186873(JP,A) 特開 平3−71665(JP,A) 特開 昭64−89457(JP,A) 特開 昭63−260167(JP,A) 特開 昭61−84059(JP,A) 特開 昭61−84858(JP,A) 特開 昭63−93149(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/146

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周辺回路用トランジスタのゲート電極を
    半導体基板上に形成する工程と、 前記ゲート電極をマスクにして前記半導体基板中に不純
    物を導入することによって、前記周辺回路用トランジス
    タの相対的に低濃度の不純物層を形成する工程と、 前記ゲート電極を形成した後に、相対的に薄い導電膜と
    相対的に厚い絶縁膜とを前記半導体基板上の全面に順次
    に形成する工程と、 前記絶縁膜をセンサ用トランジスタのゲート電極のパタ
    ーンに加工すると同時に、この絶縁膜で前記周辺回路用
    トランジスタのゲート電極の側壁を形成する工程と、 前記周辺回路用トランジスタのゲート電極と前記側壁と
    をマスクにして前記半導体基板中に不純物を導入するこ
    とによって、この周辺回路用トランジスタの相対的に高
    濃度の不純物層を形成する工程と、 前記導電膜で前記センサ用トランジスタのゲート電極を
    形成する工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記側壁が残存している前記周辺回路用
    トランジスタを形成する請求項1記載の固体撮像素子の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 前記相対的に高濃度の不純物層を形成し
    た後に前記側壁を除去する工程と、 前記側壁を除去した後に、前記導電膜で前記センサ用ト
    ランジスタのゲート電極を形成すると同時に、前記周辺
    回路用トランジスタにおけるこの導電膜を除去する工程
    とを有する請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。
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