JPH04336434A - Manufacture of solid state imaging element - Google Patents

Manufacture of solid state imaging element

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JPH04336434A
JPH04336434A JP10729591A JP10729591A JPH04336434A JP H04336434 A JPH04336434 A JP H04336434A JP 10729591 A JP10729591 A JP 10729591A JP 10729591 A JP10729591 A JP 10729591A JP H04336434 A JPH04336434 A JP H04336434A
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JP
Japan
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ion beam
ion implantation
solid
ion
diffusion layer
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Mitsugi Yoshida
貢 吉田
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Abstract

PURPOSE:To provide a method of manufacturing a solid state imaging element which can reduce fluctuation in amount of ion implantation by ion beam scanning performed using an ion implantation apparatus of an electrostatic scanning system. CONSTITUTION:A photoresist pattern 5 is formed on a P-type diffused layer 2 and an oxide film 4 on a silicon substrate 1 and an N-type diffused layer 3 is then formed by the ion implantation using such photoresist pattern 5 as a mask. In this case, an ion beam spot is given a diameter ranging from 10mm to 20mm and has a circular shape to attain uniform current density. Ion implantation is performed by scanning ion beam scanning lines with such ion beam.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の拡散層
を形成するに際し、イオン注入のばらつきを低減した固
体撮像素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a solid-state image sensor in which variations in ion implantation are reduced when forming a diffusion layer of the solid-state image sensor.

【0002】0002

【従来の技術】近年、固体撮像素子の画素部及び転送部
の拡散層の形成には、イオン注入法を用いることが不可
欠となっている。イオン注入法を用いて固体撮像素子の
拡散層を形成する場合、各画素セルの均一な特性を得る
ために、イオン注入量のばらつきを少なくすることが必
要となってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, it has become essential to use ion implantation to form diffusion layers in pixel sections and transfer sections of solid-state imaging devices. When forming a diffusion layer of a solid-state imaging device using an ion implantation method, it has become necessary to reduce variations in the amount of ion implantation in order to obtain uniform characteristics of each pixel cell.

【0003】固体撮像素子の製造に使用されるイオン注
入装置は中電流タイプが主流であり、その大半に静電ス
キャン方式が採用されている。
[0003] The mainstream of ion implantation equipment used in the manufacture of solid-state image sensing devices is a medium current type, and most of them employ an electrostatic scanning method.

【0004】以下に従来の固体撮像素子の拡散層の形成
工程について説明する。図2に固体撮像素子の画素部の
拡散層の形成工程における断面構成を示す。図2に示す
固体撮像素子は、以下に示す製造方法によって作製され
る。まず、シリコン基板1上にP形拡散層2及び酸化膜
4を順次形成し、更に酸化膜4上の全面にフォトレジス
ト5を形成する。次に、フォトレジスト5のパターニン
グを行い、後にN形拡散層3が形成されるP形拡散層2
の部分の上方のフォトレジスト5を部分的に除去する。
The process of forming a diffusion layer of a conventional solid-state image sensing device will be explained below. FIG. 2 shows a cross-sectional configuration in the process of forming a diffusion layer in a pixel portion of a solid-state image sensor. The solid-state image sensor shown in FIG. 2 is manufactured by the manufacturing method shown below. First, a P-type diffusion layer 2 and an oxide film 4 are sequentially formed on a silicon substrate 1, and then a photoresist 5 is formed on the entire surface of the oxide film 4. Next, the photoresist 5 is patterned, and the P-type diffusion layer 2 where the N-type diffusion layer 3 will be formed later.
The photoresist 5 above the portion is partially removed.

【0005】次に、上記のようにパターニングされたフ
ォトレジスト5をマスクとして用い、イオンビーム6を
照射することにより、リンイオンの選択的注入を行う。 これにより、N形拡散層3が形成される。静電スキャン
方式のイオン注入装置においては、リンのイオン注入は
、垂直及び水平静電偏向周波数の合成で決定されるイオ
ンビーム走査線上をイオンビームが一定速度で移動する
ことによって行われる。
Next, using the photoresist 5 patterned as described above as a mask, ion beam 6 is irradiated to selectively implant phosphorus ions. As a result, an N-type diffusion layer 3 is formed. In an electrostatic scanning type ion implantation apparatus, phosphorus ion implantation is performed by moving an ion beam at a constant speed on an ion beam scanning line determined by a combination of vertical and horizontal electrostatic deflection frequencies.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法では、イオンビームの走査線の数は静電偏
向周波数で決まるので、必ず数十ミクロンから数百ミク
ロンの間隔でイオンビームの走査が行われている。一方
、この走査線上を移動しながらイオン注入を行うイオン
ビームスポットの形状は大小様々であるため、イオンビ
ームスポットが小さくなると均一なイオン注入が行われ
ず、画素セルが数千ミクロンに亘って縦横に数百個配置
されている固体撮像素子では、各画素セルの拡散層にお
けるイオン注入量が不均一になってしまう。また、イオ
ンビームスポットが大きくなっても電流密度が不均一で
あれば同様に均一なイオン注入が行われず、各画素の拡
散層におけるイオン注入量が不均一になるという問題を
有している。特に、固体撮像素子では画素へのイオン注
入量のばらつきは画像特性に大きく反映されるため、大
きな問題となっている。
However, in the conventional manufacturing method described above, the number of ion beam scanning lines is determined by the electrostatic deflection frequency, so the ion beam is always scanned at intervals of several tens of microns to several hundred microns. It is being done. On the other hand, the shape of the ion beam spot that performs ion implantation while moving on this scanning line varies in size, so if the ion beam spot becomes small, uniform ion implantation will not be performed, and pixel cells will be spread vertically and horizontally over several thousand microns. In a solid-state imaging device in which several hundred pieces are arranged, the amount of ions implanted in the diffusion layer of each pixel cell becomes non-uniform. Further, even if the ion beam spot becomes large, if the current density is non-uniform, uniform ion implantation will not be performed, and the amount of ion implantation in the diffusion layer of each pixel will become non-uniform. In particular, in solid-state imaging devices, variations in the amount of ions implanted into pixels are a major problem because they are largely reflected in image characteristics.

【0007】本発明は上記従来の問題を解決するもので
、固体撮像素子の各画素セル内の拡散層におけるイオン
注入量のばらつきを低減することができる固体撮像素子
の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and aims to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device that can reduce variations in the amount of ion implantation in the diffusion layer in each pixel cell of the solid-state imaging device. purpose.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明は、イオンビームスポットの直径
を走査線の間隔より大きくして、広い領域に亘って均一
なイオン注入を行うものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the invention of claim 1 makes the diameter of the ion beam spot larger than the interval between the scanning lines to perform uniform ion implantation over a wide area. It is something to do.

【0009】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、イオン注入によって拡散層を形成する固体撮像素子
の製造方法を対象とし、イオン注入時におけるイオンビ
ームスポットの直径は10mm〜20mmに設定されて
いる構成とするものである。
Specifically, the solution taken by the invention of claim 1 is directed to a method of manufacturing a solid-state imaging device in which a diffusion layer is formed by ion implantation, and the diameter of the ion beam spot during ion implantation is 10 mm to 20 mm. The configured configuration will be used.

【0010】また、請求項2の発明は、イオンビームス
ポット内で均一な電流密度が得られるように、イオンビ
ームスポットの形状を調整してイオン注入を行うもので
ある。
[0010] Furthermore, according to the second aspect of the invention, ion implantation is performed by adjusting the shape of the ion beam spot so that a uniform current density can be obtained within the ion beam spot.

【0011】具体的に請求項2の発明が講じた解決手段
は、請求項1の発明の構成に、イオン注入は、均一な電
流密度を有する円形のイオンビームスポットを用いて行
われる構成を付加するものである。
Specifically, the solution taken by the invention of claim 2 is to add to the structure of the invention of claim 1 a configuration in which ion implantation is performed using a circular ion beam spot having a uniform current density. It is something to do.

【0012】0012

【作用】請求項1の発明の構成により、イオンビームス
ポットサイズを10mm〜20mmに設定してイオン注
入が行われるため、イオンビームの走査線の間隔より広
い領域に亘る各画素セルの拡散層のイオン注入量を均一
にすることができる。
[Operation] According to the structure of the invention as claimed in claim 1, since ion implantation is performed with the ion beam spot size set to 10 mm to 20 mm, the diffusion layer of each pixel cell covers an area wider than the interval between the scanning lines of the ion beam. The amount of ion implantation can be made uniform.

【0013】また、請求項2の発明の構成により、イオ
ンビームスポットの形状が円形とされるため、イオンビ
ームスポット内における電流密度を一定にすることがで
きる。
Furthermore, according to the configuration of the second aspect of the invention, since the shape of the ion beam spot is circular, the current density within the ion beam spot can be made constant.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained based on the drawings.

【0015】図1は本実施例の固体撮像素子の製造方法
における固体撮像素子の画素部の拡散層の形成工程を示
している。図1に示す固体撮像素子は、以下に示す製造
方法によって作製される。まず、シリコン基板1上にP
形拡散層2及び酸化膜4を順次形成し、更に酸化膜4上
の全面にフォトレジスト5を形成する。次に、フォトレ
ジスト5のパターニングを行い、後にN形拡散層3が形
成されるP形拡散層2の部分の上方のフォトレジスト5
を部分的に除去する。
FIG. 1 shows a step of forming a diffusion layer in a pixel portion of a solid-state image sensor in the method of manufacturing a solid-state image sensor according to this embodiment. The solid-state image sensor shown in FIG. 1 is manufactured by the manufacturing method shown below. First, P is placed on the silicon substrate 1.
A shaped diffusion layer 2 and an oxide film 4 are sequentially formed, and a photoresist 5 is further formed on the entire surface of the oxide film 4. Next, the photoresist 5 is patterned, and the photoresist 5 is formed above the portion of the P-type diffusion layer 2 where the N-type diffusion layer 3 will be formed later.
Partially remove.

【0016】次に、上記のようにパターニングされたフ
ォトレジスト5をマスクとして用い、イオンビーム6を
照射することにより、リンイオンの選択的注入を行う。 これにより、N形拡散層3が形成される。イオン注入に
は静電スキャン方式の中電流イオン注入装置を使用した
。イオンビームスポットの形状は、均一な電流密度が得
られるように円形とし、その直径を10mm〜20mm
の大きさに調整した。イオンビーム5のスポットの直径
はビーム集向レンズの電圧を規定することによって調整
され、イオンビーム6のスポットの形状はオシロスコー
プでビーム波形をモニターしながら調整される。
Next, phosphorus ions are selectively implanted by irradiating the ion beam 6 using the photoresist 5 patterned as described above as a mask. As a result, an N-type diffusion layer 3 is formed. For ion implantation, an electrostatic scan type medium current ion implanter was used. The shape of the ion beam spot is circular to obtain a uniform current density, and the diameter is 10 mm to 20 mm.
adjusted to the size of. The diameter of the spot of the ion beam 5 is adjusted by specifying the voltage of the beam focusing lens, and the shape of the spot of the ion beam 6 is adjusted while monitoring the beam waveform with an oscilloscope.

【0017】本実施例の固体撮像素子の製造方法によれ
ば、走査線上を移動するイオンビームスポットの直径は
10mm〜20mmに設定され、走査線間距離の少なく
とも50倍以上に設定されている。従って、イオンビー
ムの走査線の間隔が数百ミクロンになったとしても、イ
オンビームスポットの中心が一本の走査線上を走査して
いる間に、他の複数の走査線の領域に亘ってイオン注入
が行われるので、シリコン基板1上に均一なイオン注入
を行うことができる。このため、イオンビーム走査線の
間に位置する画素セルのN形拡散層3にも均一なイオン
注入が行われる。また、イオンビームスポットの形状を
円形とすることにより、イオンビームスポット内の電流
密度を均一にすることができるので、更にイオン注入を
均一に行うことができる。
According to the method for manufacturing a solid-state image pickup device of this embodiment, the diameter of the ion beam spot moving on the scanning line is set to 10 mm to 20 mm, and is set to be at least 50 times the distance between the scanning lines. Therefore, even if the spacing between the ion beam scanning lines is several hundred microns, while the center of the ion beam spot is scanning on one scanning line, ions will spread over the area of multiple other scanning lines. Since the implantation is performed, uniform ion implantation can be performed onto the silicon substrate 1. Therefore, uniform ion implantation is performed also in the N-type diffusion layer 3 of the pixel cell located between the ion beam scanning lines. Further, by making the shape of the ion beam spot circular, the current density within the ion beam spot can be made uniform, so that ion implantation can be performed more uniformly.

【0018】なお、本実施例においては、シリコン基板
1上のP形拡散層2に形成されたN形拡散層3を、固体
撮像素子の画素部の拡散領域として説明したが、N形拡
散層3を固体撮像素子の転送部の拡散領域としても同様
に説明されることは言うまでもない。
In this embodiment, the N-type diffusion layer 3 formed in the P-type diffusion layer 2 on the silicon substrate 1 has been described as a diffusion region of a pixel portion of a solid-state image sensor. It goes without saying that the same explanation can be given by referring to 3 as the diffusion region of the transfer section of the solid-state image sensor.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
係る固体撮像素子の製造方法は、イオン注入時のイオン
ビームスポットサイズを10mm〜20mmに設定して
イオン注入を行うことにより、イオンビームの走査線の
間隔より広い領域に亘る画素セルの拡散層のイオン注入
量を均一にすることができる。これにより、静電スキャ
ン方式のイオン注入装置を用いたイオンビーム走査によ
る不均一なイオン注入領域を減少させることができるた
め、固体撮像素子の画像特性を向上させることが可能と
なる。
As explained above, the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the invention of claim 1 is such that ion implantation is performed with the ion beam spot size set at 10 mm to 20 mm during ion implantation. The amount of ion implantation into the diffusion layer of the pixel cell can be made uniform over an area wider than the interval between the scanning lines of the beam. This makes it possible to reduce non-uniform ion implantation regions caused by ion beam scanning using an electrostatic scanning ion implantation device, thereby making it possible to improve the image characteristics of the solid-state imaging device.

【0020】また、請求項2の発明に係る固体撮像素子
の製造方法によれば、イオンビームスポットの形状を均
一な円形に調整することにより、イオンビームの電流密
度を一定にすることが可能となるので、イオンビーム走
査によって発生する画素セル間のイオン注入量のばらつ
きを更に減少させ、更に均一な拡散層を形成することが
できる。
Furthermore, according to the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the second aspect of the invention, the current density of the ion beam can be made constant by adjusting the shape of the ion beam spot into a uniform circle. Therefore, variations in the amount of ion implantation between pixel cells caused by ion beam scanning can be further reduced, and a more uniform diffusion layer can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の固体撮像素子の製造方法を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a solid-state image sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の固体撮像素子の製造方法を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a solid-state image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  シリコン基板 2  P形拡散層 3  N形拡散層 4  酸化膜 5  フォトレジスト 6  リンイオンビーム 1 Silicon substrate 2 P-type diffusion layer 3 N type diffusion layer 4 Oxide film 5 Photoresist 6 Phosphorus ion beam

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  イオン注入によって拡散層を形成する
固体撮像素子の製造方法であって、イオン注入時におけ
るイオンビームスポットの直径は10mm〜20mmに
設定されていることを特徴とする固体撮像素子の製造方
法。
1. A method for manufacturing a solid-state imaging device in which a diffusion layer is formed by ion implantation, characterized in that the diameter of an ion beam spot during ion implantation is set to 10 mm to 20 mm. Production method.
【請求項2】  イオン注入は、均一な電流密度を有す
る円形のイオンビームスポットを用いて行われることを
特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。
2. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the ion implantation is performed using a circular ion beam spot having a uniform current density.
JP10729591A 1991-05-13 1991-05-13 Method for manufacturing solid-state imaging device Expired - Fee Related JP2612108B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07240388A (en) * 1994-02-28 1995-09-12 Nec Corp Ion implantation method of semiconductor device

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