JPH05283668A - Solid state image pickup - Google Patents
Solid state image pickupInfo
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- JPH05283668A JPH05283668A JP4076711A JP7671192A JPH05283668A JP H05283668 A JPH05283668 A JP H05283668A JP 4076711 A JP4076711 A JP 4076711A JP 7671192 A JP7671192 A JP 7671192A JP H05283668 A JPH05283668 A JP H05283668A
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- film
- oxide film
- layer polysilicon
- polysilicon electrode
- silicon nitride
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下図面を参照しながら、上記した従来
の半導体装置の一例について説明する。2. Description of the Related Art An example of the conventional semiconductor device described above will be described below with reference to the drawings.
【０００３】図２は従来の固体撮像素子の断面図であ
る。図２において、１は基板、２はＰ型領域、３はフォ
トダイオード部のＮ-型領域、４は垂直ＣＣＤ部のＮ型
領域、５はＰ++領域である。そして、６は酸化膜、７は
窒化膜、８は酸化膜、９はポリシリコン電極、１０はゲ
ート酸化膜、１１は層間膜、１２はＡｌ遮光膜、１３は
保護膜である。FIG. 2 is a sectional view of a conventional solid-state image pickup device. In FIG. 2, 1 is a substrate, 2 is a P-type region, 3 is an N − -type region of a photodiode portion, 4 is an N-type region of a vertical CCD portion, and 5 is a P ++ region. 6 is an oxide film, 7 is a nitride film, 8 is an oxide film, 9 is a polysilicon electrode, 10 is a gate oxide film, 11 is an interlayer film, 12 is an Al light-shielding film, and 13 is a protective film.
【０００４】基板１の主面上には、酸化膜６が形成され
ている。酸化膜６上には窒化膜７が形成されている。シ
リコン窒化膜７には薄い酸化膜８が形成されている。An oxide film 6 is formed on the main surface of the substrate 1. A nitride film 7 is formed on the oxide film 6. A thin oxide film 8 is formed on the silicon nitride film 7.
【０００５】ここでシリコン酸化膜をゲート絶縁膜とし
て用いた場合、１層目ポリシリコン酸化の工程で、１層
目ポリシリコンゲートの下部の端部の絶縁膜厚が厚くな
るゲートバーズビークが発生する。そこで上記のような
酸化膜−窒化膜−酸化膜から成る絶縁膜を用いる。１層
目のポリシリコン電極の形成時シリコン窒化膜がエッチ
ングされないので、１層目ポリシリコン電極下のゲート
バーズビークが発生しない。次に１層目ポリシリコン電
極と１層目ポリシリコン酸化膜を形成する。ただし、図
１では１層目ポリシリコン電極および１層目ポリシリコ
ン酸化膜は示されない。When a silicon oxide film is used as the gate insulating film, a gate bird's beak in which the insulating film at the lower end of the first layer polysilicon gate is thickened occurs in the first layer polysilicon oxidation step. To do. Therefore, the insulating film made of the above oxide film-nitride film-oxide film is used. Since the silicon nitride film is not etched when the first-layer polysilicon electrode is formed, the gate bird's beak below the first-layer polysilicon electrode does not occur. Next, a first-layer polysilicon electrode and a first-layer polysilicon oxide film are formed. However, FIG. 1 does not show the first-layer polysilicon electrode and the first-layer polysilicon oxide film.
【０００６】次に減圧ＣＶＤによって２層目ポリシリコ
ン電極９を成長させ、ドライエッチ工程で等間隔に２層
目ポリシリコン電極９およびシリコン窒化膜７上の薄い
酸化膜８とシリコン窒化膜７をエッチングする。Next, the second-layer polysilicon electrode 9 is grown by low pressure CVD, and the second-layer polysilicon electrode 9 and the thin oxide film 8 and the silicon nitride film 7 on the silicon nitride film 7 are equally spaced in a dry etching process. Etching.
【０００７】次にポリシリコン電極９をマスクとしてエ
ッチング処理により酸化膜８とシリコン窒化膜７の所定
の部分を除去する。ポリシリコン電極９表面を覆うよう
にポリシリコン酸化膜を１０を形成する。薄い酸化膜８
の側壁とポリシリコン電極９の表面とのみを覆うように
ポリシリコン酸化膜１０が形成されている。Then, a predetermined portion of the oxide film 8 and the silicon nitride film 7 is removed by etching using the polysilicon electrode 9 as a mask. A polysilicon oxide film 10 is formed so as to cover the surface of the polysilicon electrode 9. Thin oxide film 8
A polysilicon oxide film 10 is formed so as to cover only the side wall of and the surface of polysilicon electrode 9.
【０００８】層間膜１１がＣＶＤ装置によって、ポリシ
リコン酸化膜１０、および窒化膜７上に形成されてい
る。An interlayer film 11 is formed on the polysilicon oxide film 10 and the nitride film 7 by a CVD device.
【０００９】Ａｌ遮光膜１２はスパッタ装置によって層
間膜１１を介して形成されている。このＡｌ遮光膜１２
はポリシコン酸化膜１０の上部の幅（紙面に対して横方
向）とほぼ等しく形成している。The Al light-shielding film 12 is formed by the sputtering device via the interlayer film 11. This Al light-shielding film 12
Is formed so as to have a width substantially equal to the width of the upper portion of the polysilicon oxide film 10 (transverse to the paper surface).
【００１０】基板１中のＰ型領域２中に形成されたＮ-
型領域３は、光電変換により信号電荷を発生するフォト
ダイオード部である。その表面には正孔蓄積層として、
Ｐ＋＋型領域５があり、界面準位の影響を低減してい
る。そして、２層目ポリシリコン電極９にパルス電圧を
印加することによって、２層目ポリシリコン電極９下の
Ｎ型領域４に信号電荷は移動させる。次に１層目ポリシ
リコン電極と２層目ポリシリコン電極９にパルス信号を
交互に印加することによって、信号電荷を転送する。N − formed in the P-type region 2 in the substrate 1
The mold region 3 is a photodiode portion that generates signal charges by photoelectric conversion. On its surface as a hole accumulation layer,
There is a P ++ type region 5, and the influence of the interface state is reduced. Then, by applying a pulse voltage to the second-layer polysilicon electrode 9, the signal charges are moved to the N-type region 4 below the second-layer polysilicon electrode 9. Next, a pulse signal is alternately applied to the first-layer polysilicon electrode and the second-layer polysilicon electrode 9 to transfer the signal charge.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、２層目ポリシリコン電極９の下のシリコ
ン窒化膜下に酸化膜が入り込み、２層目ポリシリコン電
極９の両端部の酸化膜厚が極端に厚くなるゲートバーズ
ビークが発生する。このゲートバーズビークによって、
フォトダイオード部付近表面の歪応力が増大し、結晶欠
陥を発生させる。この結晶欠陥が原因となってフォトダ
イオード部にリーク電流が対生成によって発生する。こ
の電荷信号が雑音信号として垂直ＣＣＤに読みだされ、
それが暗電流になるという問題点を有していた。However, in the above structure, the oxide film enters under the silicon nitride film below the second-layer polysilicon electrode 9, and the oxide film at both ends of the second-layer polysilicon electrode 9 is introduced. Gate bird's beaks that become extremely thick occur. By this Gate Birds Beak,
The strain stress on the surface in the vicinity of the photodiode portion increases, causing crystal defects. Due to this crystal defect, a leak current is generated in the photodiode portion due to generation of a pair. This charge signal is read out to the vertical CCD as a noise signal,
It had a problem that it became a dark current.
【００１２】本発明は上記問題点に鑑み、本発明はゲー
トバーズビークの発生を抑えることのできる半導体装置
を提供するものである。In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device capable of suppressing the generation of gate bird's beaks.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体
基板の所定領域に形成されたＰ型領域と、前記Ｐ型領域
中に形成されたフォトダイオードと、前記半導体基板上
に形成された酸化膜、前記酸化膜上に形成されたシリコ
ン窒化膜と、前記シリコン窒化膜上に形成された薄い酸
化膜が等間隔に形成されており、前記薄い酸化膜上に形
成されたポリシリコン電極と、前記ポリシコン電極表面
を覆うように形成されたポリシリコン酸化膜とを備えて
いる。In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate, a P-type region formed in a predetermined region of the semiconductor substrate, and a P-type region formed in the P-type region. The formed photodiode, the oxide film formed on the semiconductor substrate, the silicon nitride film formed on the oxide film, and the thin oxide film formed on the silicon nitride film are formed at equal intervals. A polysilicon electrode formed on the thin oxide film and a polysilicon oxide film formed so as to cover the surface of the polysilicon electrode.
【００１４】[0014]
【作用】本発明は上記した構成によって、ポリシリコン
電極上にポリシリコン酸化膜を形成するときに、シリコ
ン窒化膜上の酸化膜のみを除去し、シリコン窒化膜を残
したままポリシリコン酸化膜の形成を行なうことで、ゲ
ートバーズビークの発生を抑えることができる。また、
シリコン窒化膜７がフォトダイオード部に残っているた
め、シリコン窒化膜が保護膜としての役割を果たすこと
ができる。According to the present invention, when the polysilicon oxide film is formed on the polysilicon electrode, only the oxide film on the silicon nitride film is removed and the polysilicon oxide film is left with the silicon nitride film left. By performing the formation, the generation of gate bird's beak can be suppressed. Also,
Since the silicon nitride film 7 remains in the photodiode portion, the silicon nitride film can serve as a protective film.
【００１５】[0015]
【実施例】以下本発明の一実施例の固体撮像素子につい
て、図面を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１は本発明の実施例における固体撮像素
子の断面図を示すものである。図１において、１は基
板、２はＰ型領域、３はフォトダイオード部のＮ-型領
域、４は垂直ＣＣＤ部のＮ型領域、５はＰ++領域であ
る。そして、６は酸化膜、７は窒化膜、８は酸化膜、９
はポリシリコン電極、１０はゲート酸化膜、１１は層間
膜、１２はアルミニウム（以下、Ａｌと記す）遮光膜、
１３は保護膜である。FIG. 1 is a sectional view of a solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is a P-type region, 3 is an N − -type region of a photodiode portion, 4 is an N-type region of a vertical CCD portion, and 5 is a P ++ region. 6 is an oxide film, 7 is a nitride film, 8 is an oxide film, and 9 is an oxide film.
Is a polysilicon electrode, 10 is a gate oxide film, 11 is an interlayer film, 12 is an aluminum (hereinafter referred to as Al) light-shielding film,
Reference numeral 13 is a protective film.
【００１７】基板１はＮ型シリコン基板である。基板１
中に基板主面から拡散されたＰ型領域２を形成する。こ
のＰ型領域２中に基板の主面から拡散されたＮ-領域３
とＮ型領域４を所定寸法の間隔で形成する。The substrate 1 is an N-type silicon substrate. Board 1
A P-type region 2 diffused from the main surface of the substrate is formed therein. The N − region 3 diffused from the main surface of the substrate into the P-type region 2
And N-type regions 4 are formed at predetermined intervals.
【００１８】基板１の主面上には、酸化膜６が形成され
ている。酸化膜６上には窒化膜７が形成されている。シ
リコン窒化膜７には薄い酸化膜８が形成されている。An oxide film 6 is formed on the main surface of the substrate 1. A nitride film 7 is formed on the oxide film 6. A thin oxide film 8 is formed on the silicon nitride film 7.
【００１９】ここでシリコン酸化膜をゲート絶縁膜とし
て用いた場合、１層目ポリシリコン酸化の工程で、１層
目ポリシリコンゲートの下部の端部の絶縁膜厚が厚くな
るゲートバーズビークが発生する。そこで上記のような
酸化膜−窒化膜−酸化膜から成る絶縁膜を用いる。１層
目のポリシリコン電極の形成時シリコン窒化膜がエッチ
ングされないので、１層目ポリシリコン電極下のゲート
バーズビークが発生しない。次に１層目ポリシリコン電
極と１層目ポリシリコン酸化膜を形成する。ただし図１
では１層目ポリシリコン電極および１層目ポリシリコン
酸化膜は示されない。When a silicon oxide film is used as the gate insulating film, a gate bird's beak in which the insulating film at the lower end of the first layer polysilicon gate becomes thicker occurs in the step of oxidizing the first layer polysilicon. To do. Therefore, the insulating film made of the above oxide film-nitride film-oxide film is used. Since the silicon nitride film is not etched during the formation of the first-layer polysilicon electrode, gate bird's beaks below the first-layer polysilicon electrode do not occur. Next, a first-layer polysilicon electrode and a first-layer polysilicon oxide film are formed. However, Figure 1
Does not show the first-layer polysilicon electrode and the first-layer polysilicon oxide film.
【００２０】次に減圧ＣＶＤによって２層目ポリシリコ
ン電極９を成長させ、ドライエッチ工程で等間隔に２層
目ポリシリコン電極９およびシリコン窒化膜７上の薄い
酸化膜８をエッチングする。Next, the second-layer polysilicon electrode 9 is grown by low pressure CVD, and the second-layer polysilicon electrode 9 and the thin oxide film 8 on the silicon nitride film 7 are etched at equal intervals by a dry etching process.
【００２１】つぎにポリシリコン電極９をマスクとして
エッチング処理により酸化膜８の所定の部分を除去す
る。ポリシリコン電極９表面を覆うようにポリシリコン
酸化膜１０を形成する。薄い酸化膜８の側壁とポリシリ
コン電極９表面とのみを覆うようにポリシリコン酸化膜
１０が形成されている。Next, a predetermined portion of the oxide film 8 is removed by etching using the polysilicon electrode 9 as a mask. A polysilicon oxide film 10 is formed so as to cover the surface of the polysilicon electrode 9. Polysilicon oxide film 10 is formed so as to cover only the side wall of thin oxide film 8 and the surface of polysilicon electrode 9.
【００２２】層間膜１１がＣＶＤ装置によって、ポリシ
リコン酸化膜１０、および窒化膜７上に形成されてい
る。An interlayer film 11 is formed on the polysilicon oxide film 10 and the nitride film 7 by a CVD device.
【００２３】Ａｌ遮光膜１２はスパッタ装置によって層
間膜１１を介して形成されている。このＡｌ遮光膜１２
はポリシコン酸化膜１０の上部の幅（紙面に対して横方
向）とほぼ等しく形成している。The Al light-shielding film 12 is formed by the sputtering device via the interlayer film 11. This Al light-shielding film 12
Is formed so as to have a width substantially equal to the width of the upper portion of the polysilicon oxide film 10 (transverse to the paper surface).
【００２４】保護膜は、Ａｌ遮光膜１２および層間膜１
１上に形成されている。以上のように構成された固体撮
像素子についてその動作を説明する。The protective film is an Al light-shielding film 12 and an interlayer film 1.
It is formed on 1. The operation of the solid-state image sensor configured as above will be described.
【００２５】基板１中のＰ型領域２中に形成されたＮ−
型領域３は、光電変換により信号電荷を発生するフォト
ダイオード部である。そして、２層目ポリシリコン電極
９にパルス電圧を印加することによって、２層目ポリシ
リコン電極９下のＮ型領域４に信号電荷は移動させる。
次に１層目ポリシリコン電極と２層目ポリシリコン電極
９にパルス信号を交互に印加して信号電荷を転送する。N- formed in the P-type region 2 in the substrate 1
The mold region 3 is a photodiode portion that generates signal charges by photoelectric conversion. Then, by applying a pulse voltage to the second-layer polysilicon electrode 9, the signal charges are moved to the N-type region 4 below the second-layer polysilicon electrode 9.
Next, a pulse signal is alternately applied to the first-layer polysilicon electrode and the second-layer polysilicon electrode 9 to transfer the signal charge.
【００２６】現在の工程では、２層目ポリシリコン電極
９上のポリシリコン酸化膜１０の形成時に、シリコン窒
化膜７上の酸化膜８、およびシリコン窒化膜７をドライ
エッチ工程によって除去する。このとき次の熱処理工程
によって２層目ポリシリコン酸化膜の形成を行なうと、
２層目ポリシリコン電極９の下のシリコン窒化膜下に酸
化膜が入り込み、２層目ポリシリコン電極９の両端部の
酸化膜厚が極端に厚くなるゲートバーズビークが発生す
る。このゲートバーズビークによって、フォトダイオー
ド部付近表面の歪応力が増大し、結晶欠陥を発生させ
る。この結晶欠陥が原因となってフォトダイオード部に
余計な電荷信号が対生成によって発生する。この電荷信
号が雑音信号として垂直ＣＣＤに読みだされ、それが暗
電流もしくは白きずとなる。In the present process, when forming the polysilicon oxide film 10 on the second-layer polysilicon electrode 9, the oxide film 8 on the silicon nitride film 7 and the silicon nitride film 7 are removed by a dry etching process. At this time, when the second layer polysilicon oxide film is formed by the next heat treatment step,
An oxide film enters under the silicon nitride film below the second-layer polysilicon electrode 9, and a gate bird's beak in which the oxide film thickness at both ends of the second-layer polysilicon electrode 9 becomes extremely thick occurs. Due to this gate bird's beak, strain stress on the surface near the photodiode portion increases, causing crystal defects. Due to this crystal defect, an extra charge signal is generated in the photodiode portion due to pair generation. This charge signal is read out as a noise signal to the vertical CCD, and it becomes dark current or white defects.
【００２７】そこで、このゲートバーズビークの発生を
抑制するために、２層目ポリシリコン電極９上にポリシ
リコン酸化膜１０を形成するときに、シリコン窒化膜７
上の酸化膜８のみを除去し、シリコン窒化膜７を残した
まま２層目ポリシリコン酸化膜の形成を行なう。シリコ
ン窒化膜７を全面に残すことによってゲートバーズビー
クの発生を抑えるとともに、フォトダイオード部に残っ
たシリコン窒化膜７が保護膜としての役割を果たす。Therefore, in order to suppress the generation of the gate bird's beak, when the polysilicon oxide film 10 is formed on the second-layer polysilicon electrode 9, the silicon nitride film 7 is formed.
Only the upper oxide film 8 is removed, and the second-layer polysilicon oxide film is formed while leaving the silicon nitride film 7. The generation of the gate bird's beak is suppressed by leaving the silicon nitride film 7 on the entire surface, and the silicon nitride film 7 remaining in the photodiode portion serves as a protective film.
【００２８】このシリコン窒化膜７は、シリコン酸化膜
に比べ水分や不純物に対する保護作用が優れている。The silicon nitride film 7 has a superior protection effect against moisture and impurities as compared with the silicon oxide film.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように本発明は、シリコン窒化膜
を全面に残すことによってゲートバーズビークの発生を
抑えることができる。フォトダイオード部に残ったシリ
コン窒化膜が保護膜としての役割を果たすことができ
る。As described above, according to the present invention, the generation of the gate bird's beak can be suppressed by leaving the silicon nitride film on the entire surface. The silicon nitride film remaining in the photodiode portion can serve as a protective film.
【図１】本発明の実施例における固体撮像素子の断面図FIG. 1 is a sectional view of 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概略図FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional solid-state image sensor.
１ 基板 ２ Ｐ型領域 ３ Ｎ-型領域 ４ Ｎ型領域 ５ Ｐ++領域 ６，８ 酸化膜 ７ 窒化膜 ９ ポリシリコン電極 １０ ポリシリコン酸化膜 １１ 層間膜 １２ Ａｌ遮光膜 １３ 保護膜1 Substrate 2 P-type region 3 N - type region 4 N-type region 5 P ++ region 6,8 Oxide film 7 Nitride film 9 Polysilicon electrode 10 Polysilicon oxide film 11 Interlayer film 12 Al light-shielding film 13 Protective film
Claims (1)
に形成されたＰ型領域と、前記Ｐ型領域中に形成された
フォトダイオードと、前記半導体基板上に形成された酸
化膜、前記酸化膜上に形成されたシリコン窒化膜と、前
記シリコン窒化膜上に形成された薄い酸化膜が等間隔に
形成されており、前記薄い酸化膜上に形成されたポリシ
リコン電極と、前記ポリシコン電極表面を覆うように形
成されたポリシリコン酸化膜とを備えた事を特徴とする
固体撮像装置。1. A semiconductor substrate, a P-type region formed in a predetermined region of the semiconductor substrate, a photodiode formed in the P-type region, an oxide film formed on the semiconductor substrate, and the oxide. The silicon nitride film formed on the film and the thin oxide film formed on the silicon nitride film are formed at equal intervals, and the polysilicon electrode formed on the thin oxide film and the polysilicon electrode surface And a polysilicon oxide film formed so as to cover the solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4076711A JPH05283668A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Solid state image pickup |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4076711A JPH05283668A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Solid state image pickup |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283668A true JPH05283668A (en) | 1993-10-29 |
Family
ID=13613131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4076711A Pending JPH05283668A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Solid state image pickup |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283668A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08228020A (en) * | 1994-12-20 | 1996-09-03 | Seiko Instr Inc | Photoelectric conversion semiconductor device and manufacture thereof |
| KR20160052540A (en) | 2013-08-29 | 2016-05-12 | 소니 주식회사 | Imaging element, imaging device, and production device and method |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP4076711A patent/JPH05283668A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08228020A (en) * | 1994-12-20 | 1996-09-03 | Seiko Instr Inc | Photoelectric conversion semiconductor device and manufacture thereof |
| KR20160052540A (en) | 2013-08-29 | 2016-05-12 | 소니 주식회사 | Imaging element, imaging device, and production device and method |
| US11101308B2 (en) | 2013-08-29 | 2021-08-24 | Sony Corporation | Image pickup device, image pickup apparatus, and production apparatus and method |
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