JP4646577B2 - 光電変換装置、その製造方法及び撮像システム - Google Patents
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Description
本発明の他の側面は、第1導電型の半導体基板に形成された第1導電型とは反対導電型の第2導電型の複数の不純物濃度ピークを有する第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び前記第2の不純物領域に接してその上に形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置の製造方法であって、前記第1の不純物領域の複数の不純物濃度ピークは、少なくとも、前記転送MOSトランジスタのチャネルが形成される表面領域の不純物濃度ピーク、当該表面領域の下に形成される第1領域の不純物濃度ピークと、当該第1領域の下に形成された第2領域の不純物濃度ピークと、当該第2領域の下に形成された第3領域の不純物濃度ピークとを含み、前記表面領域の不純物濃度ピークC0、前記第1領域の不純物濃度ピークの濃度C1と、前記第2領域の不純物濃度ピークの濃度C2と、前記第3領域の不純物濃度ピークの濃度C3は、C2<C1<C0<C3の関係を満たしており、前記第2の不純物領域は複数の工程により形成され、当該複数の工程のうち少なくとも一つの工程で形成された領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極の下に存在する部分を含み、前記第3の不純物領域はイオン注入により、前記転送MOSトランジスタのゲート電極に重ならないように形成されることを特徴とする。
本発明の1つの実施形態は、第1導電型の半導体基板と、当該第1導電型と反対導電型の第2導電型の第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接して形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、前記第1の不純物領域に隣接して配置され、前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、前記転送MOSトランジスタのチャネル不純物濃度が1E15から5E17cm−3の範囲であり、前記第2の不純物領域は、深さが0.2から2.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0から0.6μmの範囲に存在し、前記第3の不純物領域は、深さが0.05から1.0μmの範囲であり、かつ、不純物濃度は5E16から1E19cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極からの距離は0から0.5μmの範囲である。
ここで、画素領域及び周辺回路領域は、独立に形成しても、画素領域と共用でも可能である。また、画素領域及び周辺回路領域の形成順序は、入れ替わっていても問題ない。
次に、イオン注入により、フォトダイオードN型電荷蓄積領域511(第2の不純物領域)を形成する。
2、302 電荷転送用MOSトランジスタ
3、303、501 半導体基板
4、304、507 P型ウエル
4A〜4D、507A〜507E ウエル層
5、305、505 フィールド酸化膜
6、306、506 チャンネルストップ層
7、307、510 転送用MOSゲート電極
70 転送用MOSゲート酸化膜
8、8A、8B、308、511 フォトダイオードN型電荷蓄積領域
9、309、512 表面P型領域
10、310 ドレインn型高濃度領域
11、311 シリコン酸化膜
12、312 コンタクトプラグ
13、313 メタル第1層
14、314 メタル第1層とメタル第2層層間絶縁膜
15、315 メタル第2層
16、316 メタル第2層とメタル第3層層間絶縁膜
17、317 メタル第3層
18、318 パッシベーション膜
Claims (7)
- 第1導電型の半導体基板に形成された第1導電型とは反対導電型の第2導電型の第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び当該第2の不純物領域に隣接してその上に形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、
前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置において、
前記第1の不純物領域は、少なくとも、前記転送MOSトランジスタのチャネルが形成される表面領域、当該表面領域の下に形成される第1領域と、当該第1領域の下に形成された第2領域と、当該第2領域の下に形成された第3領域と、を含み、
前記表面領域の不純物濃度ピークの濃度C0と、前記第1領域の不純物濃度ピークの濃度C1と、前記第2領域の不純物濃度ピークの濃度C2と、前記第3領域の不純物濃度ピークの濃度C3は、C2<C1<C0<C3の関係を満たしており、
前記第2の不純物領域は、少なくとも第4領域と第5領域と、を含み、
前記第4領域と第5領域のうち少なくとも1つの領域の一部は前記転送MOSトランジスタの下部に配されていることを特徴とする光電変換装置。 - 前記表面領域の不純物濃度が1E15cm−3から5E17cm−3の範囲であり、
前記第2の不純物領域は、深さが0.2μmから2.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16cm−3から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0μmから0.6μmの範囲に存在し、
前記第3の不純物領域は、深さが0.05μmから1.0μmの範囲であり、かつ、不純物濃度は5E16cm−3から1E19cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極からの距離は0μmから0.5μmの範囲(0を含まない)であることを特徴とする請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記第4領域は、深さが0.5μmから2.0μmであり、かつ、不純物濃度は、1E16cm−3から1E18cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下にゲート電極端部から0μmから0.4μmの範囲で存在し、
前記第5領域は、深さが0.2μmから1.0μmであり、かつ、不純物濃度は1E16cm−3から2E17cm−3の範囲であり、かつ、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に0.1μmから0.6μmの範囲で存在することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の光電変換装置。 - 第1導電型の半導体基板に形成された第1導電型とは反対導電型の第2導電型の複数の不純物濃度ピークを有する第1の不純物領域内に設けられた第1導電型の第2の不純物領域及び前記第2の不純物領域に接してその上に形成された第2導電型の第3の不純物領域を備える光電変換素子と、
前記第2の不純物領域に蓄積された電荷を転送するための転送MOSトランジスタと、を備える光電変換装置の製造方法であって、
前記第1の不純物領域の複数の不純物濃度ピークは、少なくとも、前記転送MOSトランジスタのチャネルが形成される表面領域の不純物濃度ピーク、当該表面領域の下に形成される第1領域の不純物濃度ピークと、当該第1領域の下に形成された第2領域の不純物濃度ピークと、当該第2領域の下に形成された第3領域の不純物濃度ピークとを含み、前記表面領域の不純物濃度ピークC0、前記第1領域の不純物濃度ピークの濃度C1と、前記第2領域の不純物濃度ピークの濃度C2と、前記第3領域の不純物濃度ピークの濃度C3は、C2<C1<C0<C3の関係を満たしており、
前記第2の不純物領域は複数の工程により形成され、当該複数の工程のうち少なくとも一つの工程で形成された領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極の下に存在する部分を含み、
前記第3の不純物領域はイオン注入により、前記転送MOSトランジスタのゲート電極に重ならないように形成されることを特徴とする光電変換装置の製造方法。 - 前記第3の不純物領域は、前記半導体基板の法線方向に対して20から30度の角度の方向からイオン注入されることを特徴とする請求項4に記載の光電変換装置の製造方法。
- 前記第2の不純物領域が少なくとも二つの異なるプロファイルを有する第4及び第5の不純物領域を備え、
当該第4の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から7度の角度の方向からイオン注入して形成され、
前記第5の不純物領域は、前記転送MOSトランジスタのゲート電極下に存在するように、前記半導体基板の法線方向から0から45度の角度の方向からイオン注入して形成されることを特徴とする請求項4あるいは5に記載の光電変換装置の製造方法。 - 請求項1から3のいずれかに記載の光電変換装置と、当該光電変換装置へ光を結像する光学系と、当該光電変換装置からの出力信号を処理する信号処理回路と、を備えることを特徴とする撮像システム。
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