JP6265709B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(実施の形態1)
まず図1〜図2を用いて、本実施の形態としてウェハ状態の半導体装置について説明する。
まず図26を用いて、本実施の形態におけるイメージセンサの特に画素領域の構成について説明する。
本実施の形態のように第1の分離絶縁膜として実施の形態1のフィールド酸化膜FO1の代わりにSTI酸化膜TI1が形成されたイメージセンサにおいても、これとフォトダイオードPTOとの間にガードリングPGRが形成され、かつガードリングPGRが欠陥伸張防止層PGR1を有することにより、実施の形態1と同様に画素欠陥DFTの伸張を抑制する作用効果を奏する。
実施の形態1においては画素領域の構成についてのみ説明しているが、実際には上記のとおり画素領域の他に周辺回路領域(図2の周辺回路領域PCRに相当)が形成されている。ここでは周辺回路領域を含めた半導体装置の構成について、図31を用いて説明する。
上記のように、フィールド酸化膜FO1,FO2はその形成時に意図せずダメージ層が形成され、このダメージ層を介してリーク電流が発生する場合があり、画素欠陥DFT(図24参照)の発生を助長する可能性もある。フィールド酸化膜が深くされるほどこれを形成するためになされるエッチングの量が増加するため、ダメージ層はフィールド酸化膜が深く形成されるほど発生する可能性が高くなる。したがってこの観点からは、特に画素の特性に及ぼす影響の大きい画素領域におけるフィールド酸化膜FO1は適度に浅く形成されることが好ましい。
図34を参照して、本実施の形態のイメージセンサは、実施の形態3の図31のイメージセンサのフィールド酸化膜FO1,FO2の代わりにSTI酸化膜TI1,TI2が形成されている点において、図31の実施の形態3のイメージセンサと異なっている。STI酸化膜TI2はSTI酸化膜TI1と同様の、シリコン酸化膜からなるSTI酸化膜であるが、周辺回路領域の第2の分離絶縁膜としてのSTI酸化膜TI2は、画素領域の第1の分離絶縁膜としてのSTI酸化膜TI1よりも深く形成されている。
Claims (20)
- 主表面を有する半導体基板と、
前記半導体基板内に形成された光電変換素子と、
前記主表面における前記光電変換素子の周囲に形成された第1の分離絶縁膜と、
前記主表面における前記光電変換素子と前記第1の分離絶縁膜との間の領域に形成された電流遮断領域とを備え、
前記電流遮断領域は、不純物拡散層と、前記不純物拡散層と接することにより前記不純物拡散層との間で双晶を構成するように形成され、前記不純物拡散層とは結晶構造が異なる欠陥伸張防止層とを含み、
前記電流遮断領域の少なくとも一部は、前記第1の分離絶縁膜と接するように配置され、
前記電流遮断領域は、前記第1の分離絶縁膜より浅く形成される、半導体装置。 - 前記第1の分離絶縁膜は、前記主表面の上側および下側に膨らんだ形状を有するLOCOS酸化膜である、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1の分離絶縁膜は、前記主表面から前記半導体基板に形成された溝部内に充填された絶縁膜からなるSTI酸化膜である、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記欠陥伸張防止層は、窒素、シリコン、ゲルマニウム、フッ素、アルゴンからなる群より選択される少なくとも1つを含む中性の不純物領域であり、前記不純物拡散層はホウ素を含むp型不純物領域である、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記欠陥伸張防止層は、前記主表面から、前記主表面に垂直な方向に関する深さが40nm以上の領域まで形成される、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1の分離絶縁膜の底面に接するように分離用拡散領域が配置される、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記電流遮断領域において前記欠陥伸張防止層は前記不純物拡散層よりも前記半導体基板の前記主表面側に形成される、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記主表面には画素領域と周辺回路領域とが形成されており、
前記光電変換素子、前記電流遮断領域および前記第1の分離絶縁膜は、前記画素領域に形成されており、
前記周辺回路領域における前記半導体基板内に形成された半導体素子と、
前記周辺回路領域の前記主表面における前記半導体素子の周囲に形成された第2の分離絶縁膜とをさらに備え、
前記第2の分離絶縁膜は前記第1の分離絶縁膜よりも深く形成される、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1および第2の分離絶縁膜は、前記主表面の上側および下側に膨らんだ形状を有するLOCOSである、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記第1および第2の分離絶縁膜は、前記主表面から前記半導体基板に形成された溝部内に充填された絶縁膜からなるSTIである、請求項8に記載の半導体装置。
- 主表面を有する半導体基板を準備する工程と、
前記主表面に第1の分離絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の分離絶縁膜を形成する工程の後に、前記主表面において前記第1の分離絶縁膜と互いに隣接するように電流遮断領域を形成する工程と、
前記電流遮断領域を挟むように前記第1の分離絶縁膜と反対側の前記半導体基板内に光電変換素子を形成する工程とを備え、
前記電流遮断領域を形成する工程は、欠陥伸張防止層を形成する工程と、前記欠陥伸張防止層が形成された後、前記欠陥伸張防止層とは結晶構造が異なる不純物拡散層を前記欠陥伸張防止層の真上から前記欠陥伸張防止層に接することにより前記欠陥伸張防止層との間で双晶を構成するように形成する工程とを含み、
前記電流遮断領域を形成する工程においては、前記電流遮断領域の少なくとも一部は、前記第1の分離絶縁膜と接するように形成され、
前記電流遮断領域は、前記第1の分離絶縁膜より浅く形成される、半導体装置の製造方法。 - 前記第1の分離絶縁膜を形成する工程は、
前記主表面に凹部を形成する工程と、
前記凹部の底側壁部を熱酸化することにより前記凹部内に前記第1の分離絶縁膜を充填する工程とを含む、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記凹部の底面に接するように分離用拡散領域を形成する工程を有する、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の分離絶縁膜を形成する工程は、
前記主表面に溝部を形成する工程と、
前記溝部内に絶縁膜を堆積する工程とを含む、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記欠陥伸張防止層は、窒素、シリコン、ゲルマニウム、フッ素、アルゴンからなる群より選択される少なくとも1つを含み、前記不純物拡散層はホウ素を含む、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記欠陥伸張防止層は、前記主表面から、前記主表面に垂直な方向に関する深さが40nm以上の領域まで形成される、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電流遮断領域において前記欠陥伸張防止層は前記不純物拡散層よりも前記半導体基板の前記主表面側に形成される、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記主表面には画素領域と周辺回路領域とが形成され、
前記光電変換素子、前記電流遮断領域および前記第1の分離絶縁膜は、前記画素領域に形成され、
前記周辺回路領域の前記主表面に第2の分離絶縁膜を形成する工程と、
前記周辺回路領域の前記半導体基板内において、前記第2の分離絶縁膜に囲まれるように半導体素子を形成する工程とをさらに備え、
前記第2の分離絶縁膜は前記第1の分離絶縁膜よりも深く形成される、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の分離絶縁膜を形成する工程は、
前記主表面に凹部を形成する工程と、
前記凹部の底側壁部を熱酸化することにより前記凹部内に前記第2の分離絶縁膜を充填する工程とを含む、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の分離絶縁膜を形成する工程は、
前記主表面に溝部を形成する工程と、
前記溝部内に絶縁膜を堆積する工程とを含む、請求項18に記載の半導体装置の製造方法。
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