JPH04291965A

JPH04291965A - 固体撮像装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04291965A
Application number: JP3057291A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Suzuki; 清市鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1992-10-16

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置及びその
製造方法に関する。固体撮像素子は高感度、低暗電流、
高集積度、低スミア特性という４要素の実現が要求され
ている。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像デバイスは、例えば図１４の平
面図、Ｕ−Ｕ線断面図、Ｖ−Ｖ断面図に示すように、Ｐ
型半導体層ａにＮ型拡散層ｂを形成してなる光電素子ｃ
と、この側方に形成された電荷転送デバイスｄと、電荷
転送デバイスｄ及びその周辺を覆う遮光膜ｅとによって
構成されている。

【０００３】電荷転送デバイスｄは、半導体層ａに形成
されたＮ型埋込層ｆと、半導体層ａの上に絶縁膜ｇを介
して形成した転送電極ｈとを有している。また、転送電
極ｈは、第一の電極ｉと第二の電極ｊを交互に配置して
構成したもので、第一の電極ｉの一部は、光電素子ｃを
構成するＮ型拡散層ｂの縁部に達する位置まで延在し、
また、第二の電極ｊはそのＮ型拡散層ｂから間隔をおい
て形成されている。

【０００４】そして、光照射によって光電素子ｃのＮ型
拡散層ｂに蓄積された電子は、第一の電極ｉの印加電圧
により半導体層ａに生じたポテンシャル井戸を通して電
荷転送デバイスｄのＮ型埋込層ｆに移動し、ついで、第
一及び第二の電極ｉ，ｊに加わる二相クロック信号によ
って転送されることになる。

【０００５】ところで、光電素子ｃと電荷転送デバイス
ｄの素子分離に関しては、図１４に示すように、第二の
電極ｊとＮ型拡散層ｂの間に選択酸化法によって形成し
た膜厚の厚い素子分離用ＳｉＯ２膜ｋとその下に設けら
れたチャネルカット層ｍによって行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、素子分離用の
ＳｉＯ２膜ｋは数千Å程度に厚くされて電子の移動を阻
止するようにしているために、この上が遮光膜ｅで覆わ
れていてもその側部から光が入り込んでスミア特性を悪
くするといった問題がある。

【０００７】また、選択酸化法によって形成されたＳｉ
Ｏ２膜ｋにはバーズビークが生じ、しかも、チャネルカ
ット層ｍは素子分離領域に不純物イオンを注入、拡散し
て形成されたものであり、このバーズビークや不純物拡
散は素子の微細化に支障をきたすといった問題がある。

【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、素子分離領域を狭くして高集積化を図る
とともに、遮光性を良くして光の漏れを低減できる固体
撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする
。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図２に
例示するように、一導電型半導体層２の上層部に反対導
電型埋込層５を形成し、該反対導電型埋込層５の上に絶
縁膜６を介して転送電極７（８，９）を形成してなる電
荷転送デバイス４と、前記電荷転送デバイス４の側方に
位置し、前記一導電型半導体層２の上層部に形成された
反対導電型層３を含む光電素子１と、前記光電素子１と
前記電荷転送デバイス４の間の素子分離領域Ｓにある前
記一導電型半導体層２と前記転送電極７（８，９）　の
上に、少なくともＣＶＤ法又は熱酸化法によって形成さ
れた絶縁膜１１，１２を介して形成され、かつシールド
用電圧が印加される導電性遮光膜１０とを有することを
特徴とする固体撮像装置によって達成する。

【００１０】または、前記導電性遮光膜１０に印加され
る電圧が、前記素子分離領域Ｓへの空乏層の広がりを防
止する大きさであることを特徴とする請求項１記載の固
体撮像装置によって達成する。

【００１１】または、図５に例示するように、前記電荷
転送デバイス４の反対導電型埋込層５と前記光電素子１
との間の前記一導電型半導体層２に、一導電型チャネル
カット層２５が形成されていることを特徴とする請求項
１記載の固体撮像装置によって達成する。

【００１２】または、図１１に例示するように、前記光
電素子３１を構成する前記反対導電型層３３の上に一導
電型層３３ａを形成したことを特徴とする請求項１記載
の固体撮像装置によって達成する。

【００１３】または、図１２に例示するように、前記電
荷転送デバイス４と前記導電性遮光膜１０との間の絶縁
膜１１の膜厚が前記半導体層２表面の絶縁膜１２の膜厚
よりも厚いことを特徴とする固体撮像措置によって達成
する。

【００１４】または、図９、１１に例示するように、電
荷転送デバイス３４を構成する反対導電型埋込層３５を
一導電型半導体層３２の上層部に形成する工程と、前記
埋込層３５の上に絶縁膜３６を介して第一の導電膜を積
層し、該導電膜をパターニングして前記電荷転送デバイ
ス３４の第一の転送電極３８を一定間隔をおいて複数形
成する工程と、ＣＶＤ法又は熱酸化法によって少なくと
も第一の転送電極３８表面を絶縁膜で覆う工程と、第二
の導電膜を成長し、該第二の導電膜をパターニングして
少なくとも前記第一の転送電圧３８の間に第二の転送電
極３９を形成する工程と、前記半導体層３２表面と前記
第一及び第二の転送電極３８，３９表面にＣＶＤ法又は
熱酸化法により絶縁膜４１，４２を形成する工程と、画
素領域周辺にある前記半導体層３２表面の前記絶縁膜４
２と前記第一及び第二転送電極３８，３９の上の絶縁膜
４１の上に選択的に導電性遮光膜４０を形成する工程と
、前記導電性遮光膜４０をマスクに使用して前記画素領
域の前記半導体層３２に反対導電型不純物をイオン注入
し、光電素子３１となる反対導電型層３３を形成する工
程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法
によって達成する。

【００１５】または、前記反対導電型不純物をイオン注
入した後に、前記導電性遮光膜４０をマスクにして一導
電型不純物を前記反対導電型不純物よりも浅く前記半導
体層３２にイオン注入し、前記光電素子３１の前記反対
導電型層３３の上に一導電型層３３ａを形成する工程を
含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法によって
達成する。

【００１６】または、図１３に例示するように、電荷転
送デバイス４を構成する反対導電型埋込層５を一導電型
の半導体層２の上層部に形成する工程と、前記埋込層５
の上に第一の絶縁膜６を介して第一の導電膜を積層し、
該第一の導電膜をパターニングして前記電荷転送デバイ
ス４の第一の転送電極８を間隔をおいて複数形成する工
程と、ＣＶＤ法又は熱酸化法により少なくとも第一の転
送電極８表面に第二の絶縁膜を形成する工程と、第二の
導電膜を成長し、パターニングにより少なくとも前記第
一の転送電極８の間に第二の転送電極９を形成する工程
と、前記半導体層２表面と前記第一及び第二の転送電極
８，９表面にＣＶＤ法又は熱酸化法により第三及び四の
絶縁膜１１，１２を形成する工程と、前記転送電極７表
面の第三の絶縁膜１１と前記半導体層２表面の前記第四
の絶縁膜１２の上に、第三の導電膜２１と第五の絶縁膜
５３をこの順に形成した後に、該第五の絶縁膜５３を膜
厚方向に異方性エッチングして前記転送電極８，９の側
方にある前記第三の導電膜２１の段差にのみ残存させる
工程と、前記転送電極８，９上の前記第三の導電膜２１
をフォトレジスト５４で覆い、該フォトレジスト５４と
前記段差にある第五の絶縁膜５３をマスクにして前記第
三の導電膜２１を選択的にエッチングし、残存した前記
第三の導電膜２１によって遮光膜１０を形成する工程を
有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法によっ
て達成する。

【００１７】

【作　　用】第１の発明によれば、光電素子１と電荷転
送デバイス４の間の素子分離領域Ｓにある半導体層２の
表面にＣＶＤ法や熱酸化法による絶縁膜１２を形成し、
この上に導電性遮光膜１０を形成するようにしている。

【００１８】このため、素子分離領域Ｓに形成される絶
縁膜１２にはバーズビークは存在せず、これによる素子
分離領域Ｓの広がりが防止され、素子の高集積化が図れ
ることになる。

【００１９】また、第１，２の発明によれば、素子分離
領域Ｓ上の遮光膜１０に例えば零電位を与えることによ
り、その領域への空乏層の広がりを防止するようにして
いる。

【００２０】このため、素子分離領域Ｓを覆う遮光膜１
０の下の絶縁膜１２を薄くしても支障がなく、その薄い
絶縁膜によって側部から入射する光の量は低減し、開口
率、感度が上がることになり、遮光効果が増大してスミ
ア特性が大幅に改善される。

【００２１】また、第３の発明によれば、電荷転送デバ
イス４を構成する反対導電型埋込層５と光電素子１との
間の半導体層２に、一導電型チャネルカット層２５を形
成しているので、他の光電素子１からの電荷の移動はさ
らに防止される。

【００２２】さらに、第４の発明によれば、光電素子１
を構成する反対導電型層３３の上に一導電型層３３ａを
浅く形成するようにしているために、その表面に形成さ
れる絶縁膜と界面準位による電荷移動が抑制され、光電
素子１の暗電流が小さくなる。

【００２３】また、第５の発明によれば、転送電極７の
上に厚い絶縁膜５２を介して導電性遮光膜１０を形成し
ているために、上記した作用の他に、これらの電極７と
遮光膜１０によって生じる寄生容量が低減され、高速動
作が可能になる。

【００２４】第６の発明によれば、遮光電極４０をマス
クにして不純物を注入して光電素子１の不純物層３３を
形成しているために、遮光膜４０と光電素子３１の位置
ずれがなくなり、特性のバラツキが小さくなる。

【００２５】また、第７の発明によれば、遮光電極４０
をマスクにして第４の発明の一導電型層５１を自己整合
的に形成しているために、反対導電層３３との位置ずれ
がなく、そのマージンが不要となって高集積化の障害に
なることはない。

【００２６】さらに、第８の発明によれば、導電性遮光
膜４０を形成する際に、転送電極３７の側部にある導電
膜２１の段差に絶縁膜５３を残してこれをマスクにして
その導電膜２１をパターニングし、これにより導電性遮
光膜４０を形成するようにしている。

【００２７】このため、遮光膜４０のパターニングが正
確に行われ、位置ずれが解消されることになり、位置ず
れを考慮したマージンが不要になり高集積化が図れる。

【００２８】

【実施例】（ａ）本発明の第１実施例の説明図１は、本
発明の第１実施例装置の固体撮像素子を示す平面図で、
図２（Ａ），（Ｂ）　はその装置のＸ−Ｘ線断面図及び
Ｙ─Ｙ線断面図である。

【００２９】図中符号１は、Ｐ型半導体層２に形成した
Ｎ型層３から構成される光電素子で、この光電素子１は
一定間隔をおいて半導体層２に複数形成されており、１
つの光電素子１は１つの画素に対応し、そのＰＮ接合に
光を照射して生じた電子・正孔対の電子はＮ型層３に蓄
積されるように構成されている。

【００３０】４は、光電素子１の側方に素子分離領域Ｓ
を介して形成された電荷転送デバイスで、この電荷転送
デバイス４は、光電素子１の列方向に帯状に形成された
Ｎ型埋込層５と、Ｎ型埋込層５の上に絶縁膜６を介して
形成された転送電極７から構成されている。

【００３１】転送電極７は、光電素子１の側方に配置さ
れる第一の電極８と、これに絶縁状態で隣設される第二
の電極９とを埋込層５に沿って交互に配置したもので、
これらの電極８、９に二相クロック信号を印加すること
により埋込層５内で電荷を順次転送するように構成され
ている。また、第一の電極８は、光電素子１の縁部まで
延在するゲート部８ａを有しており、第一の電極８に任
意の電圧を印加してゲート部８ａの下の半導体層７にポ
テンシャル井戸を形成し、光電素子１のＮ型層３に蓄積
された電子をそのポテンシャル井戸を通して電荷転送デ
バイス４の埋込層５に移動させることができるように構
成されている。

【００３２】１０は、アルミニウム合金等の金属よりな
る導電性の遮光膜で、この遮光膜１０は、第一及び第二
の電極８，９及びその周辺の上と素子分離領域Ｓの半導
体層２の上にそれぞれ膜厚５００Å、５００Åの絶縁膜
（ＳｉＯ２膜）１１、１２を介して形成されており、こ
の遮光膜１０には零電圧又は素子分離のできる任意の電
圧が印加されるように構成されている。この場合、素子
分離領域Ｓの絶縁膜膜１２はＣＶＤ法、あるいは熱酸化
法によって形成されたものである。

【００３３】次に、この実施例の作用について説明する
。

【００３４】上述した実施例において、転送電極７には
通常−１２〜１２Ｖ程度の電位を印加して電荷転送デバ
イス４を動作させる。このために、ハイレベルの電圧を
第一の電極８に印加すると、素子分離領域Ｓに空乏層が
広がることになるが、素子分離領域Ｓを覆う遮光膜１０
を例えば零電位に保持しておけば、その下の絶縁膜１２
が５００Åと薄いために、素子分離領域Ｓは零電位にシ
ールドされて空乏層の広がりは抑制され、各第一の電極
８の下には他の光電素子１から電子が移動しなくなる。このシールド効果は絶縁膜１２が薄いほど高くなる。

【００３５】また、素子分離領域Ｓの絶縁膜１２を選択
酸化法により形成しておらず、しかも、この領域全体に
チャネルカット用の不純物を導入していないので、この
領域を狭くできる。

【００３６】しかも、素子分離領域Ｓにおける遮光膜１
０の下の絶縁膜１２は薄く形成されているために、この
絶縁膜１２の側方から埋込層５に入射する光の量が低減
し、スミアが減少する。

【００３７】そこで次に、上記した実施例の製造工程を
図３、４に基づいて説明する。

【００３８】まず、Ｎ型１０Ω・ｃｍの半導体基板２ａ
に硼素等の不純物イオンを注入・拡散してその上層にＰ
型半導体層２を形成する。ついで、電荷転送デバイス形
成領域の中心に沿った位置に窓１３を有するフォトレジ
スト１４を形成した後に、加速エネルギー１６０ｋｅＶ
　、ドーズ量４×１０１２／ｃｍ２　の条件で窓１３を
通して砒素等のＮ型不純物を半導体層２にイオン注入し
て帯状の埋込層５を形成する（図３（Ａ））。ついでフ
ォトレジスト１４を除去する。

【００３９】次に、熱酸化法によって半導体層２の表面
全体に５００ÅのＳｉＯ２膜（絶縁膜）６を成長した後
に、膜厚３０００Åの多結晶シリコン膜１５をＣＶＤ法
により成長し、この中に燐をドープする。ついで、埋込
層５の上にある多結晶シリコン膜１５をその長手方向に
沿って一定間隔をおいてフォトレジスト１６で覆う（図
３（Ｂ））。

【００４０】この後に、フォトレジスト１６から露出し
た多結晶シリコン膜１５を反応性イオンエッチング法等
により選択的にエッチングし、これにより埋込層５の上
に間隔をおいて複数残存させた多結晶シリコン膜１５を
第二の電極９とする（図３（Ｃ））。ついで、フォトレ
ジスト１６を除去する。

【００４１】そして、第一の電極８の表面と半導体層２
表面にそれぞれ熱酸化法により５００ÅのＳｉＯ２膜１
１、１２を形成する。

【００４２】次に、ＣＶＤ法により第二の多結晶シリコ
ン膜１７を３０００Åの厚さに成長し、この膜１７に燐
をドープした後に、第二の電極９の間の領域とその一部
から側方に突出した領域を選択的にフォトレジスト（不
図示）により覆い、これをマスクにして第二の多結晶シ
リコン膜１７を選択的にエッチングする（図４（Ｇ））
。ついで、そのフォトレジストを除去する。

【００４３】これにより残存した多結晶シリコン膜１７
を第一の電極８とし、その側方に突出した部分をゲート
部８ａとする。そして、エッチングによって除去された
半導体層２及び第二の電極９の表面のＳｉＯ２膜１１、
１２を剥離したのち熱酸化により再び５００Åの厚さに
成長するとともに、第一の電極８の表面にも同じ厚さの
ＳｉＯ２膜１１を形成する。

【００４４】この後に、フォトレジスト１８を塗布して
これを露光・現像し、複数の第一の電極８のうち側部に
突出した各ゲート部８ａの先端から所定の範囲に窓１９
を形成し、その窓１９を通して半導体層２に燐イオンを
注入する（図３（Ｄ），図４（Ｈ））。燐イオンの注入
条件は、例えば加速エネルギーを１６０ｋｅＶ　、ドー
ズ量を４×１０１２／ｃｍ２　にする。

【００４５】そして、フォトレジスト１８を除去した後
にその不純物を活性化してＮ＋　型層３を形成し、これ
により光電素子１を構成する。

【００４６】続いてＰＶＤ法によってアルミニウム合金
膜２１を３０００Å程度の厚さに成長した後に、フォト
レジスト２２を塗布してこれを露光・現像し、第一及び
第二の電極８、９の上と素子分離領域の半導体層２とを
フォトレジスト２２によって覆う（図４（Ｅ））。

【００４７】そして、フォトレジスト２２から露出した
アルミニウム膜２１をＲＩＥ法等によって除去し、そこ
に残したアルミニウム膜２１を遮光電極６として使用す
る（図４（Ｆ））。ついで、フォトレジスト２２を除去
する。

【００４８】このような製造工程によれば、素子分離領
域Ｓにおいては選択酸化法による酸化膜の形成工程や、
チャネルカット用の不純物の導入工程は含まれず、バー
ズビークによる酸化膜の広がりや不純物ドープのための
マージンを設ける必要がなく、従来装置に比べて素子分
離領域Ｓを狭くできるようになる。

【００４９】なお、上記した実施例では素子分離領域Ｓ
の半導体層２の表面に形成するＳｉＯ２膜１２を熱酸化
により形成したがＣＶＤ法を用いていもよい。また、そ
の膜厚を５００Åにしたがこれに限るものではなく、そ
の上の導電性遮光膜１０によるシールド効果が生じる程
度の厚さ、例えば３０００Å以下であればよい。

【００５０】（ｂ）本発明の第２実施例の説明上記した
実施例では素子分離領域Ｓの上に導電性の遮光膜１０を
形成して空乏層の広がりを防止するようにしたが、この
領域における電荷の移動をさらに確実に阻止するために
、半導体層２にチャネルカット層を形成してもよい。

【００５１】図５は、この実施例の断面図を示すもので
、それぞれ図１に示す平面図のＸ−Ｘ線断面図、Ｙ−Ｙ
線断面図を示すものである。この場合、図２と同一符号
は同一の要素を示してある。

【００５２】図５において、ゲート部８ａを除く転送電
極７の周縁に沿った領域の半導体層２には、埋込層５よ
りも深いＰ＋　型のチャネルカット層２５が形成されて
いる。このチャネルカット層２５は、素子分離領域Ｓの
全体に形成するものではなく、素子分離領域Ｓと転送電
極７の境界を含む帯状の領域、或いは素子分離領域Ｓ内
に形成しているために、不純物の拡散を考慮したマージ
ンを特に必要とはせず、素子分離領域Ｓの縮小化の障害
にならない。

【００５３】この実施例においても第１実施例同様に、
素子分離領域Ｓを覆う導電性遮光膜１０を例えば零電位
にすると、第一及び第二の電極８、９による電界が遮蔽
され、その下の半導体層２への空乏層の広がりは防止さ
れる。しかも、光電素子１からの電荷の漏れはチャネル
カット層２５によって確実に防止される。

【００５４】次に、この実施例の製造工程について説明
する。

【００５５】まず図３（Ａ）　に示すように、電荷転送
デバイス４を構成するＮ型埋込層５を半導体層２に形成
した後に、図６（Ａ）　に示すように、フォトレジスト
２３を塗布してこれを露光・現像し、光電素子１の縁部
に到らないＮ型埋込層５の周囲に窓２４を形成する。

【００５６】この後に、例えば加速エネルギーを６０ｋ
ｅＶ　、ドーズ量を４×１０１２／ｃｍ２　の条件で、
窓２４を通して硼素を半導体層２にイオン注入する。

【００５７】次に、第１実施例と同様に、半導体層２表
面に熱酸化法によりＳｉＯ２膜６を形成した後に、多結
晶シリコンよりなる第一及び第二の電極８、９を形成し
（図６（Ｂ））、この上に絶縁膜１１を形成し、ついで
、光電素子１のＮ型層３をイオン注入法により形成し（
図６（Ｃ））、この後に第一及び第二の電極８、９及び
周辺の素子分離領域Ｓを導電性遮光膜１０によって覆う
（図６（Ｄ））。

【００５８】この場合も、素子分離領域Ｓの半導体層２
と導電性遮光膜１０の間に、ＣＶＤ法や熱酸化法によっ
て薄い絶縁膜１２を形成し、埋込層５への光の入射量を
少なくすることになる。

【００５９】（ｃ）本発明の第３実施例の説明上記した
実施例では、光電素子１を形成する際にフォトレジスト
１４をマスクにして半導体層２にＮ型不純物をイオン注
入するようにしたが、遮光膜をマスクにしてＮ型層３を
自己整合的に形成することができる。

【００６０】そこで、以下に本発明の第３実施例につい
て説明する。

【００６１】図７は第３実施例を示す装置の平面図、図
８はそのＸ−Ｘ線断面図及びＹ−Ｙ線断面図である。

【００６２】図中符号３１は、Ｐ型半導体層３２にマト
リクス状に複数形成された光電素子で、この光電素子３
１は、後述する方法により半導体層３２に自己整合的に
形成されたＮ型層３３を有している。

【００６３】３４は、光電素子３１の側方であって図中
縦方向に配置された電荷転送デバイスで、半導体層３２
に形成された帯状のＮ型埋込層３５と、この上に絶縁膜
３６を介して形成された複数の転送電極３７から構成さ
れている。

【００６４】転送電極３７は、第一の電極３８と第二の
電極３９を絶縁状態で図中縦方向に交互に配置して構成
されたもので、そのうち第一の電極３８は光電素子３１
の側縁に延在するゲート部３８ａを有するとともに、光
電素子３１の近傍を通って図中横方向にある他の第一の
電極３８に接続されている。また、第二の電極３９は、
光電素子３１の側方に素子分離領域Ｓを介して形成され
、しかも光電素子３１の端部近傍を通って横方向にある
他の第二の電極３９と一体化されている。

【００６５】４０は、電荷転送デバイス３４と素子分離
領域Ｓを覆う導電性遮光膜で、転送電極３７の上と素子
分離領域の半導体層３２の上にそれぞれ膜厚５００Åの
絶縁膜４１、４２を介して形成されており、この遮光膜
４０には零電圧又はシールドできる任意の電圧よりも低
い電圧が印加されるように構成されている。

【００６６】４３は、光電素子３１相互間の領域にある
半導体層３２に形成されたＰ型のチャネルカット層を示
している。

【００６７】この実施例においても第１実施例と同様に
、遮光膜４０を例えば零電位に保持すると、素子分離領
域Ｓの半導体層３２表面の絶縁膜３６が５００Åと薄い
ために、素子分離領域Ｓはシールドされて電極電圧によ
る空乏層の広がりは防止され、他の光電素子３１からの
電子の移動がなくなる。

【００６８】また、光電素子３１の側部と転送電極３７
の間の素子分離領域Ｓに膜厚の厚い絶縁膜４２を形成し
ていないために、絶縁膜４２の側面を通って埋込層３５
に入射する光の量は少なく、スミアは減少する。

【００６９】次に、この実施例の形成工程を図９に基づ
いて説明する。

【００７０】まず、１０Ω・ｃｍのＮ型半導体基板３２
ａの上層部にＰ型半導体層３２を形成した後に、その上
にフォトレジスト４４を塗布し、これを露光・現像して
電荷転送デバイス領域の中心を通る帯状の窓４５を選択
的に形成し、これをマスクにしてＮ型不純物の砒素をイ
オン注入し、これを活性化してＮ型埋込層３５を形成す
る（図９（Ａ））。この場合、イオンの加速エネルギー
を１６０ｋｅＶ　、ドーズ量を４×１０１２／ｃｍ２　
程度とする。

【００７１】次に、フォトレジスト４４を除去した後に
、半導体層３２の表面に熱酸化法により５００Åの酸化
膜４６を成長する。続いて、ＣＶＤ法により多結晶シリ
コン膜４７を３０００Å成長し、ついで、燐をその中に
ドープして導電性を付与する。

【００７２】さらに、所定のパターンに露光・現像した
フォトレジスト４８を用いて多結晶シリコン膜４７を選
択的にエッチングし（図９（Ｂ））、これにより埋込層
３５の上に第二の電極３９を複数形成する（図９（Ｃ）
）。この場合、光電素子３１の近傍を通して複数の第二
の電極３９を図中横方向に一体化する。

【００７３】ついで、熱酸化法によって第二の電極３９
と半導体層３２の表面に５００ÅのＳｉＯ２膜（絶縁膜
）４１、４２を形成する。

【００７４】再び３０００Åの多結晶シリコン膜（不図
示）を形成し、これに燐をドープした後に、フォトレジ
ストをマスクにしてその多結晶シリコン膜を選択的にエ
ッチングし、第二の電極３９の間に図１０（Ｇ）　に示
すような第一の電極３８を形成する。この場合、第一の
電極３８の一部を光電素子形成領域に突出させてゲート
部３８ａを併せて形成するとともに、光電素子３１の脇
を通して複数の第二の電極３８を横方向に一体的に形成
する。これらの第一及び第二電極３８、３９により転送
電極３７が構成される。

【００７５】そして、エッチングにより露出した第二の
電極３９と半導体層３２の表面、及び第一の電極３８の
表面の酸化膜を除去したのち、再び熱酸化して５００Å
程度のＳｉＯ２膜４１、４２を形成する。

【００７６】この後に、ＰＶＤ法によってアルミニウム
合金膜４９を３０００Åの厚さに堆積した後に、転送電
極３７表面とこれから光電素子３１の側縁に到る範囲を
帯状のフォトレジスト５０によって覆う（図９（Ｄ））
。そして、露出した領域を選択的にエッチング除去し、
残存したアルミニウム合金膜４９によって遮光膜４０を
構成する。　　次に、図１０（Ｅ）　に示すように遮光
膜４０と転送電極３８をマスクにして、画素領域に燐を
イオン注入し、これを活性化してＮ型層３３を形成し、
これにより光電素子３１を構成する（図１０（Ｅ），（
Ｇ））。この場合、イオン注入の加速エネルギーを３０
０ｋｅＶ　、ドーズ量を４×１０１２／ｃｍ２　程度と
する。

【００７７】このような工程によれば、光電素子４１は
自己整合的に形成されることになり、転送電極３７に対
する光電素子４１の位置ずれが生じない。しかも、遮光
膜４０や転送電極３７をマスクにしているために、イオ
ン注入の際にイオン加速エネルギーを上げても支障がな
く、光電素子３１を半導体層３２に深く形成できるよう
になり、これにより入射光の赤外領域の感度が上がるこ
とになる。

【００７８】さらに、素子分離領域Ｓの絶縁膜４２は選
択酸化法によっていないために、バーズビークを考慮す
る必要がなく、この領域は狭くなる。

【００７９】（ｄ）本発明の第４実施例の説明ところで
、第３実施例では、遮光膜４０及び転送電極３８をマス
クにしてＮ型不純物をイオン注入し、これによりＮ型層
３３を形成したが、図１１に示すように、燐等のＮ不純
物イオンを注入した後に、硼素等のＰ型不純物イオンを
加速エネルギー２５ｋｅＶ　、ドーズ量１×１０１３／
ｃｍ２で注入し、これを活性化してＮ型層３３の上にＰ
型層５１を形成してもよい。この場合にもＰ型層５１は
自己整合的に形成されることになる。

【００８０】これによれば、素子分離領域ＳのＳｉＯ２
膜４２に存在する界面準位による暗電流成分が光電素子
３１に入らなくなり、暗電流が小さくなる。

【００８１】なお、図９と同一符号は同一の要素を示し
ている。

【００８２】また、素子分離領域ＳのＳｉＯ２膜４２の
膜厚は５００Åに限定されるものではなく、第１実施例
と同様に３０００Å以下であればよい。（ｅ）本発明の第５実施例の説明上記した実施例では、第一及び第二の電極８，９，３８
，３９の上に、５００Å程度の薄い絶縁膜膜（ＳｉＯ２
膜）１１，４１を形成したが、図１２に例示するように
それらの電極の上に３０００Å程度の厚い絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ２膜）５２を形成してもよい。

【００８３】これによれば、遮光膜１０，４０と電極８
，９，３８，３９の距離が大きくなり、これらの間に生
じる寄生容量が低減して電荷転送デバイス７，３７の高
速動作が可能になる。

【００８４】なお、図１２において図１と同一符号は同
一要素を示している。

【００８５】また、厚い絶縁膜５２を形成する方法とし
ては、図３（Ｂ）　，図９（Ｂ）　に例示するように第
一及び第二の電極８，９，３８，３９を形成するための
多結晶シリコン膜１５，１７，４７を成長し、この上に
ＳｉＯ２膜５２をＣＶＤ法により３０００Å程度成長し
た後、フォトレジストをマスクに用いてＳｉＯ２膜５２
とその下の多結晶シリコン膜をＲＩＥ法により連続して
選択的にエッチングする。これにより、ＳｉＯ２膜５２
を載置した第一及び第二の電極８，９，３８，３９を形
成する方法がある。

【００８６】その後の工程は前記実施例と同様である。

【００８７】（ｆ）本発明の第６実施例の説明上記した
第１〜第３の実施例では、導電性遮光膜１０，４０をパ
ターニングする場合に、フォトレジストのマスクを使用
してアルミニウム合金膜２１、４９を選択的にエッチン
グするようにしたが、このマスクが位置ズレを生じるこ
ともある。　　そこで、導電性遮光膜１０，４０の位置
精度を高くすることができる工程の一例を次に説明する
。

【００８８】図１３は、本発明の第６実施例装置の製造
工程を示す断面図である。

【００８９】まず、半導体層２にＮ型拡散層３を形成し
た後に、第一及び第二の電極８，９の上と半導体層２の
上に形成した絶縁膜１１，１２の上に膜厚３０００Åの
アルミニウム合金膜２１をＰＶＤ法により堆積し、これ
に続いて、ＳｉＯ２膜５３をＣＶＤ法により３０００Å
の厚さに成長する（図１３（Ａ））。

【００９０】この後に、アルミニウム合金膜２１が露出
するまでＳｉＯ２膜５３を反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）法によってエッチングすると、第一及び第二の電
極８，９の両側方に形成されたアルミニウム合金膜２１
の段差にＳｉＯ２膜５３が残存し、その幅は約３０００
Åになる（図１３（Ｂ））。この場合、ＲＩＥ法のエッ
チングガスとしてＣＨＦ３とＯ２　の混合ガスを使用す
る。

【００９１】次に、フォトレジスト５４を塗布し、これ
を露光、現像して第一及び第二の電極８，９の上に残存
させることになるが、この場合のパターン精度は高くせ
ずにアルミニウム合金膜２１の段差に存在するＳｉＯ２
膜５３にはみだしてもよい（図１３（Ｃ））。

【００９２】この後に、ＳｉＯ２膜５３とフォトレジス
ト５４をマスクに使用して、これから露出したアルミニ
ウム合金膜２１を塩素系のガスを用いたＲＩＥ法により
選択的にエッチングし、残ったアルミニウム合金膜２１
を遮光膜１０とする（図１３（Ｄ））。

【００９３】これによって、素子分離領域Ｓ上の遮光電
極１０，４０は、従来より位置ずれなしに精度よく形成
される。

【００９４】

【発明の効果】以上述べたように第１の発明によれば、
光電素子と電荷転送デバイスの間の素子分離領域にある
半導体層の表面にＣＶＤ法や熱酸化法による絶縁膜を形
成し、この上に導電性遮光膜を形成するようにしたので
、素子分離領域に形成される絶縁膜にはバーズビークは
存在せず、これによる素子分離領域の広がりを防止して
素子の高集積化を図ることができる。

【００９５】また、第１，２の発明によれば、素子分離
領域上の遮光膜に例えば零電位を与えることにより、そ
の領域への空乏層の広がりを防止するようにしたので、
素子分離領域を覆う遮光膜の下の絶縁膜を薄くしても支
障がなく、その薄い絶縁膜によって側部から入射する光
の量を低減し、遮光効果を増大させてスミア特性を大幅
に改善することが可能になる。

【００９６】また、第３の発明によれば、電荷転送デバ
イスを構成する反対導電型埋込層と光電素子との間の半
導体層に、一導電型チャネルカット層を形成したので、
他の光電素子からの電荷の移動をさらに防止することが
できる。

【００９７】さらに、第４の発明によれば、光電素子を
構成する反対導電型層の上に一導電型層を浅く形成する
ようにしたので、その表面に形成される絶縁膜との界面
準位による電荷移動を抑制して光電素子に流れる暗電流
を小さくできる。

【００９８】また、第５の発明によれば、転送電極の上
に厚い絶縁膜を介して導電性遮光膜を形成したので、上
記した効果の他に、これらの電極と遮光膜によって生じ
る寄生容量を低減して高速動作を可能にする。

【００９９】第６の発明によれば、遮光電極をマスクに
して不純物を注入して光電素子の不純物層を形成したの
で、遮光膜と光電素子の位置ずれを防止して特性のバラ
ツキを小さくすることが可能になる。

【０１００】また、第７の発明によれば、遮光電極をマ
スクにして第の発明の一導電型層を自己整合的に形成し
たので、反対導電層との位置ずれを防止できる。

【０１０１】さらに、第８の発明によれば、導電性遮光
膜を形成する際に、転送電極の側部にある導電膜の段差
に絶縁膜を残してこれをマスクにしてその導電膜をパタ
ーニングし、これにより導電性遮光膜を形成するように
したので、遮光膜のパターニングを正確に行い、位置ず
れを解消することができ、位置ずれを考慮したマージン
が不要になり高集積化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２実施例装置を示す平面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例装置を示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例装置の製造工程を示す断面
図（その１）である。

【図４】本発明の第１実施例装置の製造工程を示す断面
図（その２）である。

【図５】本発明の第２実施例装置を示す断面図である。

【図６】本発明の第２実施例装置の製造工程を示す断面
図である。

【図７】本発明の第３実施例装置を示す平面図である。

【図８】本発明の第３実施例装置を示す断面図である。

【図９】本発明の第３実施例装置の製造工程を示す断面
図（その１）である。

【図１０】本発明の第３実施例装置の製造工程を示す断
面図（その２）である。

【図１１】本発明の第４実施例装置を示す断面図である
。

【図１２】本発明の第５実施例装置を示す断面図である
。

【図１３】本発明の第６実施例装置の製造工程を示す断
面図である。

【図１４】従来装置の一例を示す平面図及び断面図であ
る。

【符号の説明】

１，３１　　　　光電素子２，３２　　　　Ｐ型（一導電型）半導体層３，３３　
　　　Ｎ型（反対導電型）層４，３４　　　　電荷転送
デバイス５，３５　　　　Ｎ型（反対導電型）埋込層６，３６　
　　　絶縁膜７，３７　　　　転送電極１０，４０　　　　導電性遮光膜１１，１２，４１，４２，５３　　　　絶縁膜２１　　
　　　　導電膜２５　　　　　　チャネルカット層３３ａ　　　　Ｐ型（一導電型）層Ｓ　　　　　　素子分離領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一導電型半導体層（２，３２）の上層部に
反対導電型埋込層（５，３５）を形成し、該反対導電型
埋込層（５，３５）の上に絶縁膜（６，３６）を介して
転送電極（７，３７）を形成してなる電荷転送デバイス
（４，３４）と、前記電荷転送デバイス（４，３４）の
側方に位置し、前記一導電型半導体層（２，３２）の上
層部に形成された反対導電型層（３，３３）を含む光電
素子（１，３１）と、前記光電素子（１，３１）と前記
電荷転送デバイス（４，３４）の間の素子分離領域（Ｓ
）にある前記一導電型半導体層（２，３２）と前記転送
電極（７，３７）の上に、少くともＣＶＤ法又は熱酸化
法によって形成された絶縁膜（１１，１２，４１，４２
）を介して形成され、かつシールド用電圧が印加される
導電性遮光膜（１０，４０）とを有することを特徴とす
る固体撮像装置。
【請求項２】前記導電性遮光膜（１０，４０）に印加さ
れる電圧が、前記素子分離領域（Ｓ）の前記半導体層（
２）への空乏層の広がりを防止する大きさであることを
特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】前記電荷転送デバイス（４）の反対導電型
埋込層（５）と前記光電素子（１）との間の前記一導電
型半導体層（２）に、一導電型チャネルカット層（２５
）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の固
体撮像装置。
【請求項４】前記光電素子（３１）を構成する前記反対
導電型層（３３）の上に一導電型層（３３ａ）を形成し
たことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】前記電荷転送デバイス（４）と前記導電性
遮光膜（１０）との間の絶縁膜（１１）の膜厚が前記半
導体層（２）表面の絶縁膜（１２）の膜厚よりも厚いこ
とを特徴とする固体撮像措置。
【請求項６】電荷転送デバイス（３４）を構成する反対
導電型埋込層（３５）を一導電型半導体層（３２）の上
層部に形成する工程と、前記埋込層（３５）の上に絶縁
膜（３６）を介して第一の導電膜を積層し、該導電膜を
パターニングして前記電荷転送デバイス（３４）の第一
の転送電極（３８）を一定間隔をおいて複数形成する工
程と、ＣＶＤ法又は熱酸化法によって少なくとも第一の
転送電極（３８）表面を絶縁膜で覆う工程と、第二の導
電膜を成長し、該第二の導電膜をパターニングして少な
くとも前記第一の転送電圧（３８）の間に第二の転送電
極（３９）を形成する工程と、前記半導体層（３２）表
面と前記第一及び第二の転送電極（３８，３９）表面に
ＣＶＤ法又は熱酸化法により絶縁膜（４１，４２）を形
成する工程と、画素領域周辺にある前記半導体層（３２
）表面の前記絶縁膜（４２）と前記第一及び第二転送電
極（３８，３９）の上の絶縁膜（４１）の上に選択的に
導電性遮光膜（４０）を形成する工程と、前記導電性遮
光膜（４０）をマスクに使用して前記画素領域の前記半
導体層（３２）に反対導電型不純物をイオン注入し、光
電素子（３１）となる反対導電型層（３３）を形成する
工程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方
法。
【請求項７】請求項６において前記反対導電型不純物を
イオン注入した後に、前記導電性遮光膜（４０）をマス
クにして一導電型不純物を前記反対導電型不純物よりも
浅く前記半導体層（３２）にイオン注入し、前記光電素
子（３１）の前記反対導電型層（３３）の上に一導電型
層（３３ａ）を形成する工程を含むことを特徴とする固
体撮像装置の製造方法。
【請求項８】電荷転送デバイス（４）を構成する反対導
電型埋込層（５）を一導電型の半導体層（２）の上層部
に形成する工程と、前記埋込層（５）の上に第一の絶縁
膜（６）を介して第一の導電膜を積層し、該第一の導電
膜をパターニングして前記電荷転送デバイス（４）の第
一の転送電極（８）を間隔をおいて複数形成する工程と
、ＣＶＤ法又は熱酸化法により少なくとも第一の転送電
極（８）表面に第二の絶縁膜を形成する工程と、第二の
導電膜を成長し、パターニングにより少なくとも前記第
一の転送電極（８）の間に第二の転送電極（９）を形成
する工程と、前記半導体層（２）表面と前記第一及び第
二の転送電極（８，９）表面にＣＶＤ法又は熱酸化法に
より第三及び四の絶縁膜（１１，１２）を形成する工程
と、前記転送電極（７）表面の第三の絶縁膜（１１）と
前記半導体層（２）表面の前記第四の絶縁膜（１２）の
上に、第三の導電膜（２１）と第五の絶縁膜（５３）を
この順に形成した後に、該第五の絶縁膜（５３）を膜厚
方向に異方性エッチングして前記転送電極（８，９）の
側方にある前記第三の導電膜（２１）の段差にのみ残存
させる工程と、前記転送電極（８，９）上の前記第三の
導電膜（２１）をフォトレジスト（５４）で覆い、該フ
ォトレジスト（５４）と前記段差にある第五の絶縁膜（
５３）をマスクにして前記第三の導電膜（２１）を選択
的にエッチングし、残存した前記第三の導電膜（２１）
によって遮光膜（１０）を形成する工程を有することを
特徴とする固体撮像装置の製造方法。