JPH01274468A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は固体撮像素子の製造方法に関し、さらに詳しく
は素子裏面の高濃度不純物層の形成が容易で、製造工程
が簡略化され、作業性の優れた固体撮像素子の製造方法
に関する。

［従来の技術］ 近年、半導体集積回路技術の進展に伴い、多画素・高密
度の固体撮像素子が実現されるようになった。このよう
な固体撮像素子のなかでも、フレーム転送型おるいはフ
ルフレーム型の固体撮像素子は水平方向の画素数を比較
的容易に高密度化できるため、将来の高精細な画像入力
素子として有望視されている。

ところで、このような固体撮像素子の高密度化にあたっ
ては、従来の固体ＩＩ像素子がもっている各種性能を損
わないように配慮して素子開発が進められる必要がある
。従来のフレーム転送型固体撮像素子では、素子表面は
通常多結晶シリコン電極に被覆されているため、素子表
面から光を入射すると、この多結晶シリコン電極で入射
光が吸収され、光感度が低下するという不都合がおる。

このため、素子の裏面より光を入力し、光感度の低下防
止を図ることが行われている。素子を形成する半導体基
板（一般にシリコン結晶）は可視光に不透明であるため
、一般に基板を１０韓前後に薄膜化している。このとき
、基板の比抵抗は１０Ω・ｃｍ前後の低抵抗であるため
裏面には高抵抗の層を形成して裏面での暗電流発生を抑
止している。

第２図は、従来のかかるフレーム転送型固体撮像素子の
主要部の縦断面図である。なお、以下の説明では便宜上
Ｎチャネルの場合を例にして説明を行う。

第２図は信号電荷の転送方向に垂直方向の縦断面図であ
り、Ｐ型の半導体基板１上にゲート酸化膜２が形成され
、さらに転送電極３（通常、多結晶シリコン電極）が形
成されている。５ａ、　５ｂは信号の転送チャネルを分
離するための素子分離領域であり、通常、基板と同一導
電型で高濃度の半導体領域で構成されている。また、４
は基板と同一導電型で高濃度のＰ＋半導体層である。こ
の層は、基板裏面が空乏化することにより暗電流が発生
することを防止している。またこの層は、基板との間に
濃度差に伴う電界を発生し、裏面からの入射光により発
生した信号電荷を効率良く表面側の転送チャネルへと導
く役割を果たしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような裏面の高濃度層を形成する方法と
して、従来は数百珈の厚さのシリコン基板上に各種パタ
ーンを形成したのち、このシリコン基板を１０個前後に
薄膜化し、この後、基板裏面・側よりイオン注入により
、裏面層に高濃度の半導体層を形成していた。しかしな
がら、従来のこのような表面の高濃度半導体層形成方法
では、基板自体が約１０ｔＩ！ｎと薄膜化されているた
め取り扱いが不便であったり、イオン注入後の不純物活
性化のための熱処理が困難である等の不都合があった。

本発明の目的は、このような従来の裏面照射型固体撮像
素子の製造方法における裏面高温度半導体層形成工程に
伴う不都合を回避した固体撮像素子の製造方法を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、薄膜化された一導電型を有する半導体基板の
裏面に、前記半導体基板と同一導電型でより高濃度の不
純物層が形成され、前゛２半導体の裏面から入射された
光を光電変換し、信号電荷として転送する固体撮像素子
の製造方法において、高濃度不純物を含有する半導体基
板上に前記半導体基板と同一導電型の低濃度不純物を含
有する半導体薄層を形成する工程と、前記半導体薄層上
に素子を形成すると共に、熱処理を行って前記高濃度不
純物を前記半導体薄層側へ熱拡散させる工程と、前記高
濃度不純物を含有する半導体基板を裏面から研摩し、前
記低濃度半導体薄層裏面に高濃度不純物層を残して薄膜
化する工程とを備えてなることを特徴とする固体ｉ機素
子の製造方法である。

［作用］ 本発明による固体撮像素子の製造方法においては、半導
体基板を、−導電型を有する高濃度不純物を含有する半
導体基板およびこの高濃度の半導体基板上に形成された
低濃度不純物を含有する、例えば１０１ＩＩｒＩ前後の
厚さの半導体層とによって形成する。そして前記固体撮
像素子作成過程において、例えば１１００〜１２００℃
、数〜１０時間の熱処理により前記高濃度不純物を前記
低濃度半導体層側へ、例えば０．５〜３ｉＪ！ｒ１程度
熱拡散させ、しかる後に前記高濃度基板を裏面側より研
摩し、前記低濃度半導体層の裏面側に前記熱拡散領域が
残留するように薄膜化する。

このように、本発明においては最終段階で薄膜化するの
で、従来のように薄膜化された状態でのイオン注入やそ
の後の熱処理工程が不要となり、素子製造工程ならびに
その作業性が大幅に簡略化される。

また素子裏面には容易に高濃度層が形成され、裏面にお
ける暗電流の発生を抑止する。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の主要部を示す半導体チップ
の縦断面図であり、電荷転送部の信号転送方向に垂直方
向の縦断面図である。本実施例では、まず第１図（ａ）
に示すように、１０１７〜１０２０／ｃｍ３程度の高濃
度半導体基板１２上に、１０珈程度の厚さの低濃度（１
０１４〜１０１６／Ｃｍ３）ノ半導体層１１を形成する
。しかる後にこの低濃度半導体層１１上に固体ｗｌ像素
子を形成する。ざらに、この固体撮像素子の形成過程に
おいて１１００〜１２００℃で数〜１０時間の熱処理を
施し、前記高濃度半導体基板１２内の不純物を前記低濃
度半導体層１１へと熱拡散させる。このときの拡散距離
は、通常０．５〜３迦程度である。

次いで第１図（ｂ）に示すように前記高濃度半導体基板
を裏面側より研摩する。このときの研摩としては、機械
的研摩、化学的研摩あるいは両者を組み合せた研摩が可
能である。このような研摩により、固体Ｗ＆像素子を薄
膜化する。このとき、前記低濃度半導体層１１の裏面側
に熱拡散された領域が残留するように薄膜化する。

以上の工程により、第１図（ｂ）に示すような薄膜化さ
れた固体撮像素子であって、裏面に高濃度の半導体層が
形成された裏面照射型の固体撮像素子が容易に実現でき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば従来の固体撮像素
子の製造において行われていた薄膜化された状態での裏
面からのイオン注入およびその後の熱処理工程が不要と
なり、素子製造工程ならびにその作業性が大幅に簡略化
されるという効果がある。ざらに、このような簡略な製
造方法により、素子裏面に高濃度層が形成でき、裏面で
の暗電流発生の抑止が可能となる。また、この高濃度層
と前記低濃度層との間には、濃度差に伴う拡散電位が発
生し、素子裏面部で発生した信号電荷を素子表面側へ向
かって効率良く加速させることが可能となるため、信号
電荷の横方向の分散を防止することができ、画像のにじ
み、あるいは解像度の劣化の防止に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を工程順に示す半導体チップ
の縦断面図、第２図は従来の固体Ｒ機素子の主要部の縦
断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜化された一導電型を有する半導体基板の裏面
   に、前記半導体基板と同一導電型でより高濃度の不純物
   層が形成され、前記半導体の裏面から入射された光を光
   電変換し、信号電荷として転送する固体撮像素子の製造
   方法において、高濃度不純物を含有する半導体基板上に
   前記半導体基板と同一導電型の低濃度不純物を含有する
   半導体薄層を形成する工程と、前記半導体薄層上に素子
   を形成すると共に、熱処理を行って前記高濃度不純物を
   前記半導体薄層側へ熱拡散させる工程と、前記高濃度不
   純物を含有する半導体基板を裏面から研摩し、前記低濃
   度半導体薄層裏面に高濃度不純物層を残して薄膜化する
   工程とを備えてなることを特徴とする固体撮像素子の製
   造方法。