JP4940607B2 - Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera - Google Patents
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Description
本発明は、特に、MOS型の固体撮像装置およびその製造方法、並びに当該固体撮像装置を備えたカメラに関する。 The present invention particularly relates to a MOS solid-state imaging device, a method for manufacturing the same, and a camera including the solid-state imaging device.
近年、カメラ付携帯電話やPDA(personal Digital Assistant)などのモバイル機器に搭載されている固体撮像装置としては、消費電力の観点などから、CCDイメージセンサに比べて電源電圧が低いMOS型イメージセンサが多く用いられている。MOS型イメージセンサとしては、単位画素に3トランジスタ(能動素子)が含まれているものが知られている(特許文献1参照)。 In recent years, as a solid-state imaging device mounted on a mobile device such as a camera-equipped mobile phone or a PDA (personal digital assistant), a MOS type image sensor whose power supply voltage is lower than that of a CCD image sensor from the viewpoint of power consumption. Many are used. As a MOS type image sensor, one in which three transistors (active elements) are included in a unit pixel is known (see Patent Document 1).
CCD型あるいはMOS型のいずれの場合においても、白点を抑制するための構造として、n型のセンサ部の最表面にp型の正孔蓄積領域を形成した構造が採用される(特許文献2参照)。センサ部の最表面にp型の正孔蓄積領域を形成することにより、基板と絶縁膜の界面で発生する暗電流を抑制することができ、暗電流による白点を抑制することができる。
しかしながら、正孔蓄積領域の効果のみでは白点の抑制が不十分であり、さらなる白点の抑制が望まれている。ここでイオン注入技術では、正孔蓄積領域の浅さを維持したまま、濃い正孔蓄積領域を形成することは困難な状況にある。また、あまりに濃い正孔蓄積領域を形成すると、正孔蓄積領域とセンサ部のn型領域との界面で強電界が発生して、白点の増加に繋がるという問題もある。 However, suppression of white spots is insufficient only by the effect of the hole accumulation region, and further suppression of white spots is desired. Here, in the ion implantation technique, it is difficult to form a deep hole accumulation region while maintaining the shallowness of the hole accumulation region. In addition, if a hole accumulation region that is too dark is formed, a strong electric field is generated at the interface between the hole accumulation region and the n-type region of the sensor unit, leading to an increase in white spots.
また、読み出し特性の向上の観点からは、読み出しゲート(転送ゲート)に対して間隔を空けて正孔蓄積領域を配置することが好ましい。しかしながら、この場合には、センサ部のうち正孔蓄積領域が形成されていない領域が白点発生の原因となってしまうという問題があった。 From the viewpoint of improving the read characteristics, it is preferable to arrange the hole accumulation region with a space from the read gate (transfer gate). However, in this case, there is a problem that a region in which the hole accumulation region is not formed in the sensor unit causes white spots.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、白点を抑制して、低ノイズ化を図ることができる固体撮像装置およびその製造方法、並びに当該固体撮像装置を備えたカメラを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device capable of suppressing white spots and reducing noise, a manufacturing method thereof, and the solid-state imaging device. To provide a camera.
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に形成され、信号電荷を蓄積する第1導電型のセンサ部と、前記センサ部に隣接して前記基板上に形成され、前記センサ部に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン部に転送する転送ゲートと、前記センサ部内の表層部に、前記転送ゲートに対して間隔を空けて配置されている第2導電型の正孔蓄積領域と、前記センサ部、前記正孔蓄積領域、前記転送ゲートおよび前記フローティングディフュージョン部の、各上部を被覆するように形成される、膜厚5〜15nmのバッファ膜と、前記バッファ膜上に形成され、前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する電荷保持膜と、を有する。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device of the present invention is formed on a substrate, and is formed on the substrate adjacent to the sensor unit, the first conductivity type sensor unit that accumulates signal charges, A transfer gate for transferring the signal charge accumulated in the sensor unit to the floating diffusion unit , and a hole accumulation region of a second conductivity type disposed on the surface layer in the sensor unit at a distance from the transfer gate And a buffer film having a film thickness of 5 to 15 nm formed to cover each upper part of the sensor part, the hole accumulation region, the transfer gate, and the floating diffusion part, and formed on the buffer film. , having a charge holding film for holding charges of the same polarity as the signal charge.
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板に第1導電型のセンサ部を形成する工程と、前記基板に、前記センサ部から離間してフローティングディフュージョン部を形成する工程と、前記基板上の前記センサ部に隣接した位置に、前記センサ部に蓄積される信号電荷を前記フローティングディフュージョン部に転送する転送ゲートを形成する工程と、前記センサ部内の表層部に、前記転送ゲートに対して間隔を空けて第2導電型の正孔蓄積領域を形成する工程と、前記センサ部、前記正孔蓄積領域、前記転送ゲートおよび前記フローティングディフュージョン部の、各上部を被覆するように膜厚5〜15nmのバッファ膜を形成する工程と、前記バッファ膜上に、前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する電荷保持膜を形成する工程と、を有する。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device of the present invention includes a step of forming a first conductivity type sensor portion on a substrate, and a step of forming a floating diffusion portion on the substrate apart from the sensor portion. , at a position adjacent to said sensor portion on the substrate, forming a transfer gate for transferring the signal charges accumulated in the sensor unit to the floating diffusion portion, a surface portion in said sensor unit, said transfer gate Forming a hole accumulation region of the second conductivity type with a space from each other, and a film so as to cover each upper part of the sensor portion, the hole accumulation region, the transfer gate, and the floating diffusion portion forming a buffer layer having a thickness 5 to 15 nm, on the buffer layer, forming a charge holding film for holding charges of the same polarity as the signal charge It has a that step.
上記の目的を達成するため、本発明のカメラは、固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、基板に形成され、信号電荷を蓄積する第1導電型のセンサ部と、前記センサ部に隣接して前記基板上に形成され、前記センサ部に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン部に転送する転送ゲートと、前記センサ部内の表層部に、前記転送ゲートに対して間隔を空けて配置されている第2導電型の正孔蓄積領域と、前記センサ部、前記正孔蓄積領域、前記転送ゲートおよび前記フローティングディフュージョン部の、各上部を被覆するように形成される、膜厚5〜15nmのバッファ膜と、前記バッファ膜上に形成され、前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する電荷保持膜と、を有する固体撮像装置である。 In order to achieve the above object, a camera of the present invention includes a solid-state imaging device, an optical system that guides incident light to an imaging unit of the solid-state imaging device, and a signal processing circuit that processes an output signal of the solid-state imaging device. The solid-state imaging device includes a first conductivity type sensor unit that is formed on a substrate and accumulates signal charges, and a signal that is formed on the substrate adjacent to the sensor unit and accumulated in the sensor unit. A transfer gate for transferring charges to the floating diffusion portion; a surface layer portion in the sensor portion; a second conductivity type hole accumulation region disposed at a distance from the transfer gate; the sensor portion; hole accumulation region, the transfer gate and the floating diffusion portion is formed so as to cover the respective upper, a buffer film having a thickness of 5 to 15 nm, is formed on the buffer layer, A charge holding film for holding the same polarity charge as the serial signal charge, a solid-state imaging device having a.
本発明によれば、白点を抑制して、低ノイズ化を図った固体撮像装置およびカメラを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a solid-state imaging device and a camera that suppress white points and reduce noise.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る増幅型固体撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施形態では、例えばMOS型イメージセンサを例に説明する。 FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of an amplification type solid-state imaging device according to the present embodiment. In the present embodiment, for example, a MOS image sensor will be described as an example.
固体撮像装置10は、光電変換素子である例えばフォトダイオードを含む単位画素11と、当該画素11が行列状に2次元配列されてなる画素アレイ部(撮像部)12と、垂直選択回路13と、信号処理回路であるカラム回路14と、水平選択回路15と、水平信号線16と、出力回路17と、タイミングジェネレータ(TG)18とを有する。
The solid-state imaging device 10 includes a
画素アレイ部12には、行列状の画素配列に対して列ごとに垂直信号線121が配置されている。単位画素11の具体的な回路構成については後述する。
In the pixel array unit 12, a vertical signal line 121 is arranged for each column with respect to a matrix-like pixel arrangement. A specific circuit configuration of the
垂直選択回路13は、シフトレジスタなどによって構成される。垂直選択回路13は、画素11の転送トランジスタを駆動する転送信号や、リセットトランジスタを駆動するリセット信号などの制御信号を行単位で順次出力することによって画素アレイ部12の各画素11を行単位で選択駆動する。
The vertical selection circuit 13 is configured by a shift register or the like. The vertical selection circuit 13 sequentially outputs control signals such as a transfer signal for driving the transfer transistor of the
カラム回路14は、画素アレイ部12の列方向の画素ごと、即ち垂直信号線121ごとに配される信号処理回路である。カラム回路14は、例えばS/H(サンプルホールド)回路およびCDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)回路などによって構成される。
The
水平選択回路15は、シフトレジスタなどによって構成され、カラム回路14を通して出力される各画素11の信号を順次選択して水平信号線16に出力させる。なお、図1では、図面の簡略化のため、水平選択スイッチについては図示を省略している。この水平選択スイッチは、水平選択回路15によって列単位で順次オン/オフ駆動される。
The
水平選択回路15による選択駆動により、カラム回路14から列ごとに順次出力される単位画素11の信号は、水平信号線16を通して出力回路17に供給され、当該出力回路17で増幅などの信号処理が施された後、デバイス外部へ出力される。
The signals of the
タイミングジェネレータ18は、各種のタイミング信号を生成し、これら各種のタイミング信号を基に垂直選択回路13、カラム回路14および水平選択回路15などの駆動制御を行う。
The
(画素回路)
図2は、単位画素11の回路構成の一例を示す回路図である。
(Pixel circuit)
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the
単位画素11Aは、光電変換素子、例えばフォトダイオード111に加えて、例えば転送トランジスタ112、リセットトランジスタ113および増幅トランジスタ114の3つのトランジスタ(能動素子)を有する。ここでは、トランジスタ112〜114として、例えばnチャネルのMOSトランジスタを用いている。
The
転送トランジスタ112は、フォトダイオード111のカソードとFD(フローティングディフュージョン)部116との間に接続されている。転送トランジスタ112のゲートに転送パルスφTRGが与えられることによって、フォトダイオード111で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷(ここでは、電子)がFD部116に転送される。
The
リセットトランジスタ113は、選択電源SELVDDにドレインが、FD部116にソースがそれぞれ接続されている。フォトダイオード111からFD部116への信号電荷の転送に先立って、ゲートにφリセットパルスRSTが与えられることによってFD部116の電位がリセットされる。選択電源SELVDDは、電源電圧としてVDDレベルとGNDレベルとを選択的にとる電源である。
The
増幅トランジスタ114は、FD部116にゲートが、選択電源SELVDDにドレインが、垂直信号線121にソースがそれぞれ接続されたソースフォロア回路を構成している。増幅トランジスタ114は、リセットトランジスタ113によってリセットした後のFD部116の電位をリセットレベルとして垂直信号線121に出力し、さらに転送トランジスタ112によって信号電荷を転送した後のFD部116の電位を信号レベルとして垂直信号線121に出力する。
The amplification transistor 114 constitutes a source follower circuit in which a gate is connected to the
図3は、単位画素11の回路構成の他の例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating another example of the circuit configuration of the
単位画素11Bは、光電変換素子、例えばフォトダイオード111に加えて、例えば転送トランジスタ112、リセットトランジスタ113、増幅トランジスタ114および選択トランジスタ115の4つのトランジスタを有する画素回路となっている。ここでは、トランジスタ112〜115として、例えばnチャネルのMOSトランジスタを用いている。
The unit pixel 11B is a pixel circuit having four transistors, for example, a
転送トランジスタ112は、フォトダイオード111のカソードとFD(フローティングディフュージョン)部116との間に接続されている。転送トランジスタ112のゲートに転送パルスφTRGが与えられることによって、フォトダイオード111で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷(ここでは、電子)がFD部116に転送される。
The
リセットトランジスタ113は、電源VDDにドレインが、FD部116にソースがそれぞれ接続されている。フォトダイオード111からFD部116への信号電荷の転送に先立って、リセットトランジスタ113のゲートにリセットパルスφRSTが与えられることによってFD部116の電位がリセットされる。
The
選択トランジスタ115は、例えば、電源VDDにドレインが、増幅トランジスタ114のドレインにソースがそれぞれ接続されている。選択トランジスタ115は、そのゲートに選択パルスφSELが与えられることによってオン状態となり、増幅トランジスタ114に対して電源VDDを供給することによって画素11Bの選択をなす。なお、この選択トランジスタ115については、増幅トランジスタ114のソースと垂直信号線121との間に接続した構成を採ることも可能である。
The
増幅トランジスタ114は、FD部116にゲートが、選択トランジスタ115のソースにドレインが、垂直信号線121にソースがそれぞれ接続されたソースフォロア回路を構成している。増幅トランジスタ114は、リセットトランジスタ113によってリセットした後のFD部116の電位をリセットレベルとして垂直信号線121に出力し、さらに転送トランジスタ112によって信号電荷を転送した後のFD部116の電位を信号レベルとして垂直信号線121に出力する。
The amplification transistor 114 forms a source follower circuit in which a gate is connected to the
上述した3トランジスタ構成の単位画素11Aや、4トランジスタ構成の単位画素11Bでは、フォトダイオード111で光電変換して得られる信号電荷を転送トランジスタ112によってFD部116に転送し、当該FD部116の信号電荷に応じた電位を増幅トランジスタ114によって増幅して垂直信号線121に出力するアナログ的な動作が行われる。
In the
図4は、本実施形態に係る固体撮像装置の単位画素の要部平面図である。図5は、図4のA−A’線における断面図である。本実施形態では、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とした例について説明する。 FIG. 4 is a main part plan view of a unit pixel of the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 4. In the present embodiment, an example in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described.
例えばn型シリコン基板からなる半導体基板20には、p型ウェルあるいはp型エピタキシャル層からなるp型領域21が形成されている。p型領域21内には、n型のセンサ部22が形成されている。センサ部22の表面には、p型の正孔蓄積領域23が形成されている。センサ部22は、図2および図3のフォトダイオード111に相当する。
For example, a p-
センサ部22に隣接して半導体基板20上には、図示しない酸化シリコンからなるゲート絶縁膜を介して、転送トランジスタ112の転送ゲート24が形成されている。転送ゲート24は、ポリシリコンからなる。センサ部22とは反対側には、n型領域25が形成されており、n型領域25に接続するようにn型のFD部116が形成されている。n型領域25は、転送トランジスタ112のソース・ドレイン領域となる。
A
正孔蓄積領域23は、転送ゲート24に対して間隔を空けて配置されている。これにより、読み出し特性を向上させることができ、センサ部22に蓄積された信号電荷を読み出すのに必要な読み出し電圧(転送パルスφTRGの電圧)を下げることができる。
The
転送ゲート24を被覆するように半導体基板20上には、例えば酸化シリコンからなるバッファ膜30が形成されている。バッファ膜30上には、負電荷(電子)を膜中に保持した電荷保持膜31が形成されている。電荷保持膜31は、例えば窒化シリコン膜である。
A
電荷保持膜31上であって転送ゲート24の側部には、例えば酸化シリコン膜からなるサイドウォール絶縁膜32が形成されている。なお、図示はしないが、画素アレイ部12の他のトランジスタのゲートの側壁には、酸化シリコン膜(バッファ膜30に相当)、窒化シリコン膜(電荷保持膜31に相当)、酸化シリコン膜(サイドウォール絶縁膜32に相当)からなる3層構造サイドウォール絶縁膜が形成される。
A
電荷保持膜31上には、保護膜33が形成されている。保護膜33は、例えば窒化シリコン膜からなる。保護膜33は、例えばLPCVD法により形成される。保護膜33上には、酸化シリコンからなる層間絶縁膜40が形成されている。
A
図示はしないが、層間絶縁膜40内には、コンタクトおよび配線が形成されている。層間絶縁膜40上には、平坦化層、カラーフィルタ、平坦化層、オンチップレンズが形成されている。
Although not shown, contacts and wirings are formed in the
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の効果について説明する。 Next, effects of the solid-state imaging device according to the above-described embodiment will be described.
本実施形態では、センサ部22の上部に負電荷を保持する電荷保持膜31が形成されている。電荷保持膜31により、半導体基板20とバッファ膜30の界面付近には、多くの正孔が蓄積された正孔蓄積層が誘起される。従って、正孔蓄積領域23の暗電流抑制効果を高めることができ、白点を抑制することができる。
In the present embodiment, a
また、正孔蓄積領域23が形成されていないセンサ部22の表面領域からの暗電流の発生を抑制することができ、白点を抑制することができる。このため、本実施形態では、転送ゲート24と正孔蓄積領域23とを離して読み出し電圧の低減化を図りつつ、白点を抑制することができる。
Moreover, the generation of dark current from the surface region of the
電荷を保持し得る電荷保持膜31は、欠陥を有した膜である。この電荷保持膜31が半導体基板20上に直接形成されることによる白点の発生を抑制するため、電荷保持膜31と半導体基板20との間には、酸化シリコンからなるバッファ膜30を設けている。電荷保持膜31により半導体基板20の表層に正孔蓄積層を誘起するためには、バッファ膜30はできるだけ薄いことが好ましい。バッファ膜30の膜厚は、5〜15nmである。
The
本実施形態では、電荷保持膜31上に保護膜33を設けている。後述するように、配線層の形成工程において水素アニール(シンターアニールともいう)が行われるため、水素により電荷保持膜31中の負電荷が消失する恐れがある。電荷保持膜31を保護膜33で覆うことにより、水素(H+)の侵入を防止することができ、水素による負電荷の中性化を防止することができる。
In the present embodiment, a
上記のバッファ膜30および電荷保持膜31は、他の材料により形成することもできる。しかし、酸化シリコンからなるバッファ膜30上に、電荷保持膜31として窒化シリコン膜を形成することにより、電荷保持膜31は反射防止膜としても機能する。この結果、画素の感度を向上させることができる。
The
また、MONOSなどの不揮発性メモリにも採用されている窒化シリコンを電荷保持膜31として用いることにより、より多くの負電荷を蓄積した電荷保持膜31を形成することができる。この電荷保持膜31は、例えば−1V程度の帯電量をもつことができる。
Further, by using silicon nitride, which is also used for nonvolatile memories such as MONOS, as the
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図6〜図7を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図6(a)に示すように、n型シリコンからなる半導体基板20上に、例えばp型領域21を形成する。p型領域21は、例えばイオン注入法により形成したpウェル、あるいはエピタキシャル成長法により形成したp型エピタキシャル層である。続いて、p型領域21内に、イオン注入技術により、センサ部22、FD部116およびn型領域25を形成する。続いて、ポリシリコン膜の堆積およびパターニングにより、半導体基板20上に転送ゲート24を形成する。続いて、イオン注入技術により、センサ部22内であって転送ゲート24から離れた領域にp型の正孔蓄積領域23を形成する。以上により、半導体基板20にフォトダイオード111、FD部116、転送トランジスタ112が形成される。なお、図示はしない領域において、他のトランジスタも形成される。
As shown in FIG. 6A, for example, a p-
次に、図6(b)に示すように、転送トランジスタ112を被覆するように半導体基板20上に、酸化シリコンからなるバッファ膜30を形成する。バッファ膜30は、例えば熱酸化法あるいはCVD法により形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, a
次に、図6(c)に示すように、バッファ膜30上に電荷保持膜31を形成する。電荷保持膜31としては、例えば窒化シリコン膜を形成する。電荷保持膜31の形成方法について、以下に説明する。
Next, as shown in FIG. 6C, a
例えば、プラズマCVD法やLPCVD法により窒化シリコン膜を堆積した後に、紫外線を照射することにより、電荷保持膜31を形成することができる。紫外線照射により半導体基板20の表層の電子が励起され、励起された電子がバッファ膜30を飛び越えることにより、電荷保持膜31に捕獲されるからである。
For example, the
あるいは、窒化シリコン膜を堆積した後に、プラスに帯電した電極を対向させることにより、半導体基板20の表層の電子を励起して、励起された電子を電荷保持膜31に注入することができる。
Alternatively, after depositing the silicon nitride film, the positively charged electrodes are made to face each other, thereby exciting the electrons on the surface layer of the
あるいは、窒化シリコン膜を堆積した後に、プラズマ照射あるいはプラズマ窒化処理を行うことにより負電荷をもつ電荷保持膜31を形成することもできる。さらに、プラズマCVD法の条件を制御して、水素を多く含む窒化シリコン膜を形成し、膜中の水素を塩基(あるいはアニール)により消失させて、膜中に負電荷(OH−)をもつ電荷保持膜31を形成することもできる。
Alternatively, the
次に、図7(a)に示すように、酸化シリコン膜を堆積し、エッチバックすることにより、転送ゲート24の側壁にサイドウォール絶縁膜32を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 7A, a
次に、図7(b)に示すように、電荷保持膜31上に保護膜33を形成する。保護膜33としては、LPCVD法により窒化シリコン膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, a
保護膜33を形成した後に、配線層が形成される。図5には、配線層を構成する層間絶縁膜40のみを図解している。配線層を形成した後に、水素アニール処理が行われる。本実施形態では、電荷保持膜31上に保護膜33が形成されていることから、水素により電荷保持膜31中の負電荷が中性化することを防止することができる。
After forming the
配線層を形成した後に、平坦化膜と、カラーフィルタと、平坦化膜と、オンチップレンズを形成することにより、固体撮像装置が完成する。 After the wiring layer is formed, a solid-state imaging device is completed by forming a planarizing film, a color filter, a planarizing film, and an on-chip lens.
以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、製造工程を増加させることなく、白点を低減した固体撮像装置を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present embodiment, it is possible to manufacture a solid-state imaging device with reduced white spots without increasing the number of manufacturing steps.
上記の固体撮像装置は、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、あるいは電子内視鏡用カメラなどのカメラに用いられる。 The solid-state imaging device is used for a camera such as a video camera, a digital still camera, or an electronic endoscope camera, for example.
図8は、上記の固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。 FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a camera in which the solid-state imaging device is used.
カメラ50は、上記した固体撮像装置10と、光学系51と、信号処理回路53とを有する。
The
光学系51は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置10の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置10のセンサ部22において、入射光は入射光量に応じた信号電荷に変換され、センサ部22において、一定期間当該信号電荷が蓄積される。
The
信号処理回路53は、固体撮像装置10の出力信号に対して種々の信号処理を施して映像信号として出力する。
The
上記の本実施形態に係る固体撮像装置を備えたカメラによれば、白点の低減を図ったカメラを実現することができる。 According to the camera including the solid-state imaging device according to the present embodiment, it is possible to realize a camera that reduces white spots.
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、正孔蓄積領域23はなくてもよい。また、センサ部22の上部に電荷保持膜31が形成されていれば、層構成に限定はない。図9および図10に、本実施形態に係る固体撮像装置の変形例の断面図を示す。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
For example, the
図9に示すように、バッファ膜30上にサイドウォール絶縁膜32が形成され、サイドウォール絶縁膜32を覆うように、電荷保持膜31が形成されていてもよい。なお、電荷保持膜31上には、第1実施形態で述べた保護膜33が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 9, a
また、図10に示すように、電荷保持膜31はセンサ部22のみに形成されていることが好ましい。センサ部22のみに設けることにより、電荷保持膜31が浮遊状態となり、長期間安定して電荷を保持することができる。また、電荷保持膜31と不図示のコンタクトとの接触を防止でき、電荷保持膜31の電荷が動作に影響を与える恐れもない。第1実施形態で説明した電荷保持膜31についても、センサ部22のみに形成することが好ましい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
Further, as shown in FIG. 10, the
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
10…固体撮像装置、11,11A,11B…単位画素、12…画素アレイ部、13…垂直選択回路、14…カラム回路、15…水平選択回路、16…水平信号線、17…出力回路、18…タイミングジェネレータ(TG)、20…半導体基板、21…p型領域、22…センサ部、23…正孔蓄積領域、24…転送ゲート、25…n型領域、30…バッファ膜、31…電荷保持膜、32…サイドウォール絶縁膜、33…保護膜、40…層間絶縁膜、111…フォトダイオード、112…転送トランジスタ、113…リセットトランジスタ、114…増幅トランジスタ、115…選択トランジスタ、116…FD部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Solid-
Claims (6)
前記センサ部に隣接して前記基板上に形成され、前記センサ部に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン部に転送する転送ゲートと、
前記センサ部内の表層部に、前記転送ゲートに対して間隔を空けて配置されている第2導電型の正孔蓄積領域と、
前記センサ部、前記正孔蓄積領域、前記転送ゲートおよび前記フローティングディフュージョン部の、各上部を被覆するように形成される、膜厚5〜15nmのバッファ膜と、
前記バッファ膜上に形成され、前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する電荷保持膜と、を有する、
固体撮像装置。 A first conductivity type sensor unit that is formed on the substrate and accumulates signal charges;
A transfer gate formed on the substrate adjacent to the sensor unit and transferring the signal charge accumulated in the sensor unit to a floating diffusion unit ;
A hole accumulation region of a second conductivity type disposed in a surface layer portion in the sensor portion with a distance from the transfer gate;
A buffer film having a film thickness of 5 to 15 nm, formed so as to cover each upper part of the sensor unit, the hole accumulation region, the transfer gate, and the floating diffusion unit;
Wherein formed on the buffer layer, having a charge holding film for holding charges of the same polarity as the signal charge,
Solid-state imaging device.
請求項1記載の固体撮像装置。 A protective film that is formed on the charge retention film and suppresses intrusion of hydrogen into the charge retention film ;
The solid-state imaging device according to claim 1.
請求項1記載の固体撮像装置。 The charge holding film is formed over the buffer layer only on the upper portion of the sensor unit,
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記基板に、前記センサ部から離間してフローティングディフュージョン部を形成する工程と、
前記基板上の前記センサ部に隣接した位置に、前記センサ部に蓄積される信号電荷を前記フローティングディフュージョン部に転送する転送ゲートを形成する工程と、
前記センサ部内の表層部に、前記転送ゲートに対して間隔を空けて第2導電型の正孔蓄積領域を形成する工程と、
前記センサ部、前記正孔蓄積領域、前記転送ゲートおよび前記フローティングディフュージョン部の、各上部を被覆するように膜厚5〜15nmのバッファ膜を形成する工程と、
前記バッファ膜上に、前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する電荷保持膜を形成する工程と、を有する、
固体撮像装置の製造方法。 Forming a first conductivity type sensor portion on a substrate;
Forming a floating diffusion part on the substrate apart from the sensor part;
Forming a transfer gate for transferring signal charges accumulated in the sensor unit to the floating diffusion unit at a position adjacent to the sensor unit on the substrate;
Forming a hole accumulation region of a second conductivity type in a surface layer portion in the sensor portion with a space from the transfer gate;
Forming a buffer film having a film thickness of 5 to 15 nm so as to cover each upper part of the sensor unit, the hole accumulation region, the transfer gate, and the floating diffusion unit;
On the buffer layer, and a step of forming a charge holding film for holding charges of the same polarity as the signal charge,
Manufacturing method of solid-state imaging device.
前記保護膜を形成した後、配線層を形成して水素アニールを施す工程と、をさらに有する、
請求項4記載の固体撮像装置の製造方法。 Forming a protective film on the charge retention film;
After forming the protective layer further comprises a step of applying hydrogen annealing to form the wiring layer,
The manufacturing method of the solid-state imaging device of Claim 4 .
前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
基板に形成され、信号電荷を蓄積する第1導電型のセンサ部と、
前記センサ部に隣接して前記基板上に形成され、前記センサ部に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン部に転送する転送ゲートと、
前記センサ部内の表層部に、前記転送ゲートに対して間隔を空けて配置されている第2導電型の正孔蓄積領域と、
前記センサ部、前記正孔蓄積領域、前記転送ゲートおよび前記フローティングディフュージョン部の、各上部を被覆するように形成される、膜厚5〜15nmのバッファ膜と、
前記バッファ膜上に形成され、前記信号電荷と同じ極性の電荷を保持する電荷保持膜と、を有する固体撮像装置である、
カメラ。 A solid-state imaging device;
An optical system for guiding incident light to the imaging unit of the solid-state imaging device;
A signal processing circuit for processing an output signal of the solid-state imaging device,
The solid-state imaging device
A first conductivity type sensor unit that is formed on the substrate and accumulates signal charges;
A transfer gate formed on the substrate adjacent to the sensor unit and transferring the signal charge accumulated in the sensor unit to a floating diffusion unit ;
A hole accumulation region of a second conductivity type disposed in a surface layer portion in the sensor portion with a distance from the transfer gate;
A buffer film having a film thickness of 5 to 15 nm, formed so as to cover each upper part of the sensor unit, the hole accumulation region, the transfer gate, and the floating diffusion unit;
Wherein formed on the buffer film, a solid-state imaging device having a charge holding film for holding charges of the same polarity as the signal charge,
camera.
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