JP4910275B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子及びその製造方法に関し、特に不純物ゲッタリング構造に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly to an impurity gettering structure.
従来の各種半導体装置のゲッタリング技術には、基板内に存在する酸素を熱処理により析出させ、それによる歪場をゲッタサイトとして利用するイントリンシックゲッタ(IG)や、基板への外的要因により歪場、転位層を形成してゲッタサイトを得るエクストリンシックゲッタ(EG)がある。EGは、裏面へのポリシリコン堆積やリン高濃度拡散などにより行われるが、とりわけ有効なゲッタリング能力を発揮するものとして、素子アクティブ領域近傍に高濃度のC、Si、O等のイオンを注入して、歪場、転位層を形成する近接ゲッタリングがある(例えば特許文献1、2参照)。
近接ゲッタリング技術においては、そのゲッタリング能力は注入イオンの濃度で決定される。そのため、その効果を高めるにはドーズ量を増加させればよいこととなるが、工業的応用の枠組みの中では、生産性確保の点からドーズ量増加による効果向上には限界がある。従って生産性を確保できる範囲内で、ゲッタリング能力向上を実現させることが課題となる。
また、デバイス構造上の都合により、基板の深い位置に近接ゲッタリング層を設けることが求められる場合がある。この要請に対し、従来のC、Si、O等のイオンは、高価数イオンの形成確率が小さいため、高飛程注入時に十分なドーズ量を得ることは難しく、長時間の作業が必要となるという問題がある。
In the proximity gettering technique, the gettering ability is determined by the concentration of implanted ions. Therefore, it is sufficient to increase the dose amount in order to enhance the effect, but within the framework of industrial application, there is a limit to improving the effect by increasing the dose amount from the viewpoint of securing productivity. Therefore, it is a problem to improve the gettering capability within a range in which productivity can be secured.
Further, there are cases where it is required to provide a proximity gettering layer at a deep position of the substrate due to the device structure. In response to this requirement, conventional ions such as C, Si, and O have a low probability of forming a high number of ions, so that it is difficult to obtain a sufficient dose at the time of high range implantation, and a long time is required. There's a problem.
固体撮像素子におけるゲッタリング構造は、上記の課題の克服が求められる典型的な例である。金属不純物による深い準位が発生させる生成電流は、暗時ノイズとして画質を左右する。そのため、金属不純物を現状の限界よりも減少させる工夫が強く求められている。また固体撮像素子においては、表面から数umの深い位置まで光電変換領域が形成されるため、その領域下に直接ゲッタ層を形成するという要請に対しては、効率的な高飛程注入が求められる。
そこで本発明は、特に固体撮像素子において、生産性確保しながらゲッタリング能力向上を実現し、かつ基板の深い位置を含む所望の領域に近接ゲッタ層を形成した構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
A gettering structure in a solid-state imaging device is a typical example in which the above-described problem needs to be overcome. A generated current generated by a deep level due to metal impurities affects image quality as dark noise. For this reason, there is a strong demand for a device for reducing metal impurities from the current limit. In a solid-state imaging device, since a photoelectric conversion region is formed from a surface to a depth of several um, an efficient high range injection is required for a request to directly form a getter layer under the region. .
Accordingly, the present invention provides a structure in which a gettering capability is improved while securing productivity and a proximity getter layer is formed in a desired region including a deep position of a substrate, and a manufacturing method thereof, particularly in a solid-state imaging device. With the goal.
上述の目的を達成するため、本発明の固体撮像素子は、入射光量に応じて信号電荷を生成する光電変換領域と、信号電荷を電気信号に変換して出力する出力部と、各領域間の分離を行うチャネルストップ領域とを少なくとも設けており、必要に応じて前記光電変換領域によって生成した信号電荷を転送する転送部を設けた半導体基板を有し、前記半導体基板中に存在する金属不純物のゲッタリングを行うと共に、前記光電変換領域、及び出力部の少なくとも一部分から金属不純物を離隔するキャビティ層を、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分に対し前記キャビティ層から発生する暗電流の流入を妨げるポテンシャルバリアとして機能する前記チャネルストップ領域内部に設けたことを特徴とする。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、入射光量に応じて信号電荷を生成する光電変換領域と、信号電荷を電気信号に変換して出力する出力部と、各領域間の分離を行うチャネルストップ領域とを少なくとも設けており、必要に応じて前記光電変換領域によって生成した信号電荷を転送する転送部を半導体基板に設けた固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板中に存在する金属不純物のゲッタリングを行い、前記光電変換領域、及び出力部の少なくとも一部分から金属不純物を離隔するためのキャビティ層を、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分に対し前記キャビティ層から発生する暗電流の流入を妨げるポテンシャルバリアとして機能する前記チャネルストップ領域内部に形成する軽元素イオン注入工程とアニール工程とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion region that generates a signal charge according to the amount of incident light, an output unit that converts the signal charge into an electrical signal, and outputs the signal charge . A channel stop region for performing separation, and a semiconductor substrate provided with a transfer unit for transferring the signal charge generated by the photoelectric conversion region as necessary, and a metal impurity present in the semiconductor substrate. In addition to performing gettering, a cavity layer that separates metal impurities from at least a part of the photoelectric conversion region and the output unit is formed, and an inflow of a dark current generated from the cavity layer to at least a part of the photoelectric conversion region and the output unit is performed. It is characterized in that it is provided inside the channel stop region that functions as a blocking potential barrier .
In addition, the solid-state imaging device manufacturing method of the present invention performs separation between a photoelectric conversion region that generates a signal charge according to the amount of incident light, an output unit that converts the signal charge into an electric signal, and outputs the signal. A solid-state imaging device manufacturing method comprising: a semiconductor substrate having a transfer portion that transfers at least a channel stop region and transfers a signal charge generated by the photoelectric conversion region as needed; and is present in the semiconductor substrate A cavity layer for separating metal impurities from at least a portion of the photoelectric conversion region and the output portion is generated from the cavity layer with respect to at least a portion of the photoelectric conversion region and the output portion. light element ion implantation step and annealing to form within said channel stop region that functions as a potential barrier to prevent the flow of dark current And having a le process.
本発明の固体撮像素子及びその製造方法においては、軽元素(H、He)の高濃度注入により生じるキャビティ層を固体撮像素子のゲッタリング構造形成に利用する。キャビティの内部表面には高密度のダングリングボンドが存在するため、そこに効率的に金属不純物が捕獲される。キャビティ層は、従来の近接ゲッタリング構造と比較して、同じ形成ドーズ量にてより高いゲッタリング能力を発揮しやすいため、生産性を確保しつつゲッタリング能力を強化できる。また軽元素は加速されやすいため、存在確率の高い低価数イオンでも高飛程注入が容易で、良好な生産性で所望の深い位置にゲッタリング層を形成できる。 In the solid-state imaging device and the manufacturing method thereof according to the present invention, a cavity layer generated by high concentration injection of light elements (H, He) is used for forming a gettering structure of the solid-state imaging device. Since high-density dangling bonds exist on the inner surface of the cavity, metal impurities are efficiently trapped there. Since the cavity layer easily exhibits higher gettering capability at the same formation dose as compared with the conventional proximity gettering structure, the gettering capability can be enhanced while ensuring productivity. Further, since light elements are easily accelerated, even a low-valence ion having a high probability of existence can be easily injected with a high range, and a gettering layer can be formed at a desired deep position with good productivity.
軽元素注入によるキャビティ形成にあたっては、Si基板内にピーク濃度Cpが1×1020atoms/cm3以上のHあるいはHeを注入する。すると、Si内にそれら元素のバブルが生じる。続いて400°C以上でアニールするとバブルはSi内から脱離し、バブルの存在した位置にはキャビティが残る。本実施の形態はこのようにして形成されるキャビティを、軽元素H、Heの飛程が大きいことから深い位置を含む所望の領域に形成可能であることを利用して、固体撮像素子における新規なゲッタリング構造を提供する。 In forming the cavity by light element implantation, H or He having a peak concentration Cp of 1 × 10 20 atoms / cm 3 or more is implanted into the Si substrate. Then, bubbles of those elements are generated in Si. Subsequently, when annealing is performed at 400 ° C. or higher, the bubbles are detached from the Si, and cavities remain at the positions where the bubbles exist. In this embodiment, the cavity formed in this way can be formed in a desired region including a deep position because the range of light elements H and He is large. Provide a gettering structure.
本実施の形態において、固体撮像素子の光電変換領域、出力部、及び必要に応じて形成された転送部に対し、キャビティ層から湧き出した電子(暗電流)が悪影響を及ぼさないように、暗電流の流入を妨げるポテンシャルバリアとして機能する領域を隔ててキャビティ層を形成する。
例えば、固体撮像素子がN型基板中にP型ウェル層を設けることにより、縦型のオーバーフローバリア層を設けた構成である場合、この縦型オーバーフローバリア層の深層側にキャビティ層を設ける。あるいは、出力部のMOSトランジスタのソースドレイン部の空乏層の領域外にキャビティ層を設ける。
In the present embodiment, the dark current is prevented so that the electrons (dark current) springing out from the cavity layer do not adversely affect the photoelectric conversion region, the output unit, and the transfer unit formed as necessary. A cavity layer is formed across a region functioning as a potential barrier that prevents the inflow of silicon.
For example, when the solid-state imaging device has a configuration in which a vertical overflow barrier layer is provided by providing a P-type well layer in an N-type substrate, a cavity layer is provided on the deep layer side of the vertical overflow barrier layer. Alternatively, a cavity layer is provided outside the region of the depletion layer in the source / drain portion of the MOS transistor in the output portion.
さらに、各素子間の分離を行うチャネルストップ領域にキャビティ層を設ける。またこの場合、チャネルストップ領域をフォトダイオードの電荷蓄積領域よりも深い層に延在し、キャビティ層をチャネルストップ領域の浅い領域から深い領域にかけて形成することにより、フォトダイオード間のチャネルストップ領域の機能をキャビティ層によって強化することが可能である。すなわち、キャビティ層の形成により、あるフォトダイオードにて生成された信号電荷が隣接するフォトダイオードへ漏れ込むことを防止する効果を高められる。さらに、フォトダイオードに入射した光が回折効果等により隣接フォトダイオードに進入すると混色の問題が生じるが、本実施の形態では、チャネルストップ領域に空洞(屈折率n=1)のキャビティ層を設けることで、Siとキャビティ層の界面にて光の全反射を生じさせることが可能となり、隣接するフォトダイオードへの光の侵入を低減できる。
なお、具体的なチャネルストップ領域の構造としては、上述した縦型オーバーフローバリア層までチャネルストップ領域を延在させれば、より確実に信号電荷の移動を防止することできる。また、チャネルストップ領域の形成方法としては、複数回のイオン注入を行い、複数階層構造のチャネルストップ領域を設け、このチャネルストップ領域に浅い領域から深い領域にかけてキャビティ層を形成するようにしてもよい。
Further, a cavity layer is provided in a channel stop region that separates each element. In this case, the channel stop region extends to a layer deeper than the charge storage region of the photodiode, and the cavity layer is formed from the shallow region to the deep region of the channel stop region, thereby functioning the channel stop region between the photodiodes. Can be reinforced by the cavity layer. In other words, the formation of the cavity layer can enhance the effect of preventing the signal charge generated by a certain photodiode from leaking into the adjacent photodiode. Furthermore, when light incident on the photodiode enters the adjacent photodiode due to diffraction effects or the like, a problem of color mixing occurs. In this embodiment, a cavity layer (with a refractive index n = 1) is provided in the channel stop region. Thus, it becomes possible to cause total reflection of light at the interface between Si and the cavity layer, and to reduce the intrusion of light into the adjacent photodiode.
As a specific structure of the channel stop region, if the channel stop region is extended to the above-described vertical overflow barrier layer, the movement of signal charges can be prevented more reliably. As a method for forming the channel stop region, a plurality of ion implantations may be performed to provide a multi-level channel stop region, and a cavity layer may be formed in the channel stop region from a shallow region to a deep region. .
図1は本発明の実施例1によるCCDイメージセンサの概要を示す平面図であり、図2は図1に示すCCDイメージセンサの撮像部の一部を拡大して示す平面図である。また、図3は図2のA−A´線断面図、図4は図2のB−B´線断面図である。
図1に示すように、このCCDイメージセンサは、半導体チップ10上に多数の画素を2次元アレイ状に配置した撮像部20と、この撮像部20の信号処理回路を構成する各種のMOSトランジスタ回路26等を設けたものである。
撮像部20は、それぞれフォトダイオードを設けた多数の画素21と、各画素21の画素列に沿って配置される複数の垂直CCDレジスタ(VCCD)22と、各垂直CCDレジスタ22の終端に接続される水平CCDレジスタ(HCCD)23と、この水平CCDレジスタ23の終端に設けられる出力部24とを有し、各画素21で生成した信号電荷を各垂直CCDレジスタ22によって垂直方向に転送するとともに、この転送された信号電荷を水平CCDレジスタ23によって水平方向に転送し、出力部24に設けたフローティングデフュージョン(FD)部で電位変動を電気信号に変換して出力する。
図2に示すように、撮像部20の各画素21は受光領域を有し、隣接する画素との間には、チャネルストップ領域25が形成されている。
FIG. 1 is a plan view showing an outline of a CCD image sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an enlarged part of an imaging unit of the CCD image sensor shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
As shown in FIG. 1, the CCD image sensor includes an
The
As shown in FIG. 2, each
図3及び図4において、N型シリコン基板30の上層には、P型のチャネルストップ領域25が形成され、このチャネルストップ領域25によって区切られた領域内にフォトダイオードのP+領域31及びN領域32が設けられ、その側部に垂直CCDレジスタのN領域33及びP領域34が設けられている。
また、シリコン基板30の上面には、ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜35を介してポリシリコン膜等の2層の転送電極膜36、37、W膜等の遮光膜38が配置され、その上層にインナーレンズ39等が配置されている。
また、シリコン基板30の内部には、Pウェル領域40による縦型オーバーフローバリア(OFB)が設けられており、フォトダイオードの下層領域にポテンシャルバリアを形成し、フォトダイオードから溢れた信号電荷を基板の深部側に排出するようになっている。
本実施例のイメージセンサでは、このオーバーフローバリアを形成するPウェル領域40の深層側に軽元素イオン注入とアニールによるキャビティ層41を設けたものである。なお、図では簡略のため、ほぼ共通の半径を有する複数のキャビティを整列した状態でキャビティ層41を表しているが、実際のキャビティ層41はこの限りではなく、種々の形態が考えられるものである。
このような構成において、シリコン基板中の金属不純物はキャビティ層41によって捕獲され、光電変換領域、転送部に存在する金属不純物量を低下させることができる。また、キャビティ層41はPウェル領域40(OFB)によってポテンシャル的に光電変換領域や転送部等と分離されており、キャビティ内部表面の表面準位から発生する暗電流はフォトダイオードやCCDレジスタ等に到達しないことから、良好な暗時ノイズ特性を維持することが可能となる。
3 and 4, a P-type
Further, two layers of
Further, a vertical overflow barrier (OFB) is formed in the
In the image sensor of the present embodiment, a
In such a configuration, the metal impurities in the silicon substrate are captured by the
図5は本実施例のキャビティ層41の第1の形成方法を示す断面図である。
この例では、まず、図5(A)において、N型シリコン基板(CZ、MCZ等)30の上面に数十nm程度の酸化膜42を形成した後、図5(B)において、軽元素イオンとしてHイオンまたはHeイオンのイオン注入を行う。ここでは、ピーク濃度Cpが1×1020atoms/cm3以上となるよう注入エネルギー、ドーズ量を選んで任意の深さに注入する。
次に、図5(C)において、数100〜数1000°Cのアニールを行い、表面結晶欠陥回復を行いながらキャビティ層41を形成する。その後、図5(D)において、全面にウエットエッチングを行い、酸化膜42を除去し、図5(E)において、N型シリコン基板30の上面にエピタキシャル層43を形成する。この後は、図示は省略するが、エピタキシャル層43に対して各層を形成し、図3及び図4に示すような素子構造を作製する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first method for forming the
In this example, first, in FIG. 5A, an
Next, in FIG. 5C, annealing at several hundred to several thousand degrees C is performed to form the
図6は本実施例のキャビティ層41の第2の形成方法を示す断面図である。
この例では、まず、図6(A)において、予め上面にエピタキシャル層43を設けたN型シリコン基板30を用意し、図6(B)において、軽元素イオンとしてHイオンまたはHeイオンのイオン注入を行う。次に、図6(C)においては、エピタキシャル層43に対して各層を形成し、図3及び図4に示すような素子構造を作製する工程(図示は省略)におけるアニールにより、キャビティ層41を形成する。このように本例では、図5の例に比較して酸化膜工程やアニール工程を省略できる効果がある。
なお、別の形成方法として、イメージセンサの素子形成の途中工程、例えばフォトダイオード領域形成のためのイオン注入時などに、OFB形成位置より深い位置にH、Heを高濃度注入し、キャビティ層を形成してもよい。また、この場合のキャビティ形成用のアニール処理は単独の工程として行ってもよいし、他のアニール処理と兼用することも可能である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second method for forming the
In this example, first, in FIG. 6A, an N-
As another formation method, H and He are implanted at a deeper position than the OFB formation position in the middle of the image sensor element formation process, for example, at the time of ion implantation for forming the photodiode region, and the cavity layer is formed. It may be formed. In this case, the annealing process for forming the cavity may be performed as a single process, or may be combined with other annealing processes.
図7及び図8は本発明の実施例2によるCCDイメージセンサの撮像部の一部を示す断面図であり、図7は図2のA−A´線断面、図8は図2のB−B´線断面に対応している。なお、図3及び図4と共通の構成については同一符号を付して説明は省略する。
本実施例のイメージセンサは、素子分離用のチャネルストップ領域25の内部にキャビティ層51を設けたものである。
本実施例において、チャネルストップ領域内のキャビティ層51とフォトダイオード部及びCCDレジスタ部は、GNDレベルに保たれたチャネルストップのP+層によりポテンシャル的に分離されており、キャビティ層にて発生する暗電流はフォトダイオード部やCCDレジスタ部に到達し難い。また、本実施例では、フォトダイオード部やCCDレジスタ部の極近傍にゲッタリングを行うキャビティ層が形成されているため、強力なゲッタリング作用の発揮が期待できる。
7 and 8 are cross-sectional views showing a part of the imaging unit of the CCD image sensor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2, and FIG. This corresponds to the B 'line cross section. In addition, about the structure which is common in FIG.3 and FIG.4, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
In the image sensor of this embodiment, a
In this embodiment, the
図9及び図10は本実施例におけるチャネルストップ領域及びキャビティ層の形成方法を示す断面図であり、図9は図2のA−A´線断面、図10は図2のB−B´線断面に対応している。
まず、図9(A)及び図10(A)において、Pウェル領域40による縦型オーバーフローバリア(OFB)が設けられたN型シリコン基板30の上面にチャネルストップ領域のパターンに対応するフォトレジスト(PR)52をパターニングする。そして、図9(B)及び図10(B)において、P型のイオン注入を行い、チャネルストップ領域25を形成した後、図9(C)及び図10(C)において、Cpが1×1020atoms/cm3以上となり、かつチャネルストップ領域外に至るまでにその濃度が1×1020atoms/cm3となるようなエネルギー、ドーズ量で、HあるいはHeを注入する。なお、チャネルストップ領域25のイオン注入とキャビティ層51のイオン注入の順番は逆であってもよく、チャネルストップ形成のPR開口よりキャビティ開口のサイズを小さくしてチャネルストップ内にキャビティを確実に収めるようにしてもよい。この後のアニール処理を行い、キャビティ層51を形成する。
このようにチャネルストップ領域25内にキャビティ層51を設けることで、チャネルストップ機能を強化することができ、素子間の分離をより強固に行うことができる利点がある。
9 and 10 are cross-sectional views showing a method for forming a channel stop region and a cavity layer in this embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. Corresponds to the cross section.
First, in FIGS. 9A and 10A, the photoresist corresponding to the pattern of the channel stop region on the upper surface of the N-
By providing the
また、本実施例のようにチャネルストップ領域内にキャビティ層を形成する構成において、隣接するフォトダイオード間の混色を防止するために、チャネルストップ領域を深い位置に形成することが行われており、この場合、キャビティ層もチャネルストップ領域に合わせて深い位置まで形成することで、混色の防止機能を強化することが可能となる。
チャネルストップ領域を深く形成する構成としては、複数回のイオン注入によって多階層的にチャネルストップ領域を形成したり、OFBの位置までチャネルストップ領域を延在させるような構成が可能であるが、これに合わせてキャビティ層を深く形成し、隣接画素間の信号電荷の漏れ、及び光の漏れ込みを有効に防止できる。
Further, in the configuration in which the cavity layer is formed in the channel stop region as in the present embodiment, the channel stop region is formed at a deep position in order to prevent color mixing between adjacent photodiodes. In this case, the color mixing prevention function can be strengthened by forming the cavity layer to a deep position in accordance with the channel stop region.
As a configuration for forming the channel stop region deeply, a multi-hierarchical channel stop region can be formed by multiple ion implantations, or the channel stop region can be extended to the OFB position. Accordingly, the cavity layer can be formed deeply to effectively prevent leakage of signal charges between adjacent pixels and light leakage.
図11は本発明の実施例3によるCCDイメージセンサのMOSトランジスタを示す断面図である。このMOSトランジスタは、例えば図1に示した撮像部20のMOSトランジスタ回路26(C−C´線断面)に配置されるものであり、シリコン基板30上にゲート酸化膜61を介してゲート電極62を配置するとともに、シリコン基板30にソースドレイン領域63、64を設けたものである。そして、本実施例では、このMOSトランジスタのソースドレイン領域63、64の空乏層の及ぶ位置の外側にキャビティ層65を設けている。この場合、ソースドレイン領域63、64の金属不純物存在量を効果的に減少させられることから、MOSトランジスタのノイズ特性を改善できる。
FIG. 11 is a sectional view showing a MOS transistor of a CCD image sensor according to Embodiment 3 of the present invention. This MOS transistor is disposed, for example, in the MOS transistor circuit 26 (cross section taken along the line CC ′) of the
図12は本実施例におけるMOSトランジスタの形成方法を示す断面図である。
まず、図12(A)において、ゲート電極62を設けたシリコン基板30上にフォトレジスト66をパターニングし、図12(B)において、ゲート電極62及びフォトレジスト66をマスクとして、ソースドレイン領域63、64のイオン注入を行い、図12(C)において、ソースドレイン領域63、64の空乏層よりも深い領域にHまたはHeのイオン注入を行う。なお、ソースドレイン領域63、64のイオン注入とキャビティ層65のイオン注入の順番は逆にしてもよい。この後のアニール処理によって、キャビティ層65を形成する。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a method for forming a MOS transistor in this embodiment.
First, in FIG. 12A, a
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載した趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例が考えられる。例えば、上述した各実施例の構成を組み合わせてもよいし、また他のゲッタリング構造(歪場、転位等)との組み合わせを用いてもよい。また、固体撮像素子としては、CCDイメージセンサに限らず、CMOSイメージセンサなどに適用してもよい。なお、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサには種々の方式が提供されているが、本発明はいずれの方式にも適用が可能であり、例えばCMOSイメージセンサにおける画素内の構成として、画素トランジスタの数や画素内に出力部を含むか否かといった要件は特に限定されないものとする。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, various modifications can be considered for this invention in the range which does not deviate from the meaning described in the claim. For example, the configurations of the embodiments described above may be combined, or combinations with other gettering structures (strain fields, dislocations, etc.) may be used. Further, the solid-state imaging device is not limited to a CCD image sensor, and may be applied to a CMOS image sensor or the like. Various methods are provided for CCD image sensors and CMOS image sensors, but the present invention can be applied to any method. For example, the number of pixel transistors in a pixel in a CMOS image sensor In addition, there is no particular limitation on the requirement for including an output unit in a pixel.
10……半導体チップ、20……撮像部、21……画素、22……垂直CCDレジスタ、23……水平CCDレジスタ、24……出力部、25……チャネルストップ領域、26……MOSトランジスタ回路、30……N型シリコン基板、40……Pウェル領域、41……キャビティ層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor chip, 20 ... Imaging part, 21 ... Pixel, 22 ... Vertical CCD register, 23 ... Horizontal CCD register, 24 ... Output part, 25 ... Channel stop area, 26 ... MOS transistor circuit , 30... N-type silicon substrate, 40... P-well region, 41.
Claims (16)
前記半導体基板中に存在する金属不純物のゲッタリングを行うと共に、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分から金属不純物を離隔するキャビティ層を、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分に対し前記キャビティ層から発生する暗電流の流入を妨げるポテンシャルバリアとして機能する前記チャネルストップ領域内部に設けたことを特徴とする固体撮像素子。 A solid state provided with at least a photoelectric conversion region that generates a signal charge according to the amount of incident light on a semiconductor substrate, an output unit that converts the signal charge into an electrical signal, and a channel stop region that separates the regions. An imaging device,
A cavity layer that performs gettering of metal impurities present in the semiconductor substrate and separates metal impurities from at least a part of the photoelectric conversion region and the output part is provided with respect to at least a part of the photoelectric conversion region and the output part. A solid-state image pickup device provided inside the channel stop region functioning as a potential barrier that prevents inflow of dark current generated from a layer .
前記縦型オーバーフローバリア層の深層側に、前記半導体基板中に存在する金属不純物のゲッタリングを行うと共に、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分から金属不純物を離隔するキャビティ層をさらに設けた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。 A vertical overflow barrier layer for discharging excess charge of the photoelectric conversion region to the deep layer side of the semiconductor substrate in the middle layer of the semiconductor substrate;
The deep side of the vertical overflow barrier layer, wherein performs gettering of metal impurities present in the semiconductor substrate, that the provided from at least a portion of the photoelectric conversion region and the output unit further cavity layer separating the metal impurity The solid-state image sensor according to claim 1 or 2 .
前記半導体基板中に存在する金属不純物のゲッタリングを行うと共に、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分から金属不純物を離隔するためのキャビティ層を、前記光電変換領域及び出力部の少なくとも一部分に対し前記キャビティ層から発生する暗電流の流入を妨げるポテンシャルバリアとして機能する前記チャネルストップ領域内部に形成する軽元素イオン注入工程とアニール工程とを有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 A solid state provided with at least a photoelectric conversion region that generates a signal charge according to the amount of incident light on a semiconductor substrate, an output unit that converts the signal charge into an electrical signal, and a channel stop region that separates the regions. A method for manufacturing an image sensor,
A cavity layer for performing gettering of metal impurities present in the semiconductor substrate and separating metal impurities from at least a part of the photoelectric conversion region and the output part is formed with respect to at least a part of the photoelectric conversion region and the output part. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a light element ion implantation step and an annealing step formed inside the channel stop region functioning as a potential barrier that prevents an inflow of dark current generated from the cavity layer .
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