JPH05315591A - Ccd撮像素子の光電子読み出し部の形成方法 - Google Patents

Ccd撮像素子の光電子読み出し部の形成方法

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JPH05315591A
JPH05315591A JP4146607A JP14660792A JPH05315591A JP H05315591 A JPH05315591 A JP H05315591A JP 4146607 A JP4146607 A JP 4146607A JP 14660792 A JP14660792 A JP 14660792A JP H05315591 A JPH05315591 A JP H05315591A
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JP
Japan
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ion implantation
region
transfer electrode
photoelectron
ccd image
Prior art date
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Pending
Application number
JP4146607A
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English (en)
Inventor
Michio Negishi
三千雄 根岸
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、光電子読み出し部の形成方法を変
えることにより、CCD撮像素子のブルーミング耐性の
低下と読み出し電圧の低下とを抑えて電気的特性の向上
を図り、転送電極上に形成する配線の信頼性を高める。 【構成】 CCD撮像素子10の垂直レジスタ部12と
読み出しゲート24と転送電極17とが形成される半導
体基板11の上層に、イオン注入法によって、光電子読
み出し部(例えばフォトダイオード)を形成する方法で
あって、第1の工程で、転送電極17を覆う状態にイオ
ン注入マスク32を形成した後、第2の工程で、イオン
注入マスク32を用いた斜め入射のイオン注入法と同イ
オン注入マスク32を用いた垂直入射のイオン注入法と
によって、半導体基板11の上層に、フォトダイオード
23の拡散層領域(N+ 領域20)を読み出しゲート2
4に接続する状態に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCD撮像素子の光電
子読み出し部の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のCCD撮像素子を図2のレイアウ
ト図および図3に示す図2中のA−A線概略断面図によ
り説明する。シリコン基板41の上層にはPウェル領域
42が形成されている。このPウェル領域42の上層に
は、フォトダイオード43を構成するN+ 領域44が形
成されている。このN+ 領域44は、例えばリン
(P+ )等のN形不純物を250keV程度の高エネル
ギーでイオン注入して形成される。通常、N+ 領域44
は、多結晶シリコンで形成される転送電極45,46を
イオン注入マスクにして、転送電極45の側辺に対して
自己整合的に形成される。したがって、多結晶シリコン
よりなる転送電極45,46は、打ち込まれるイオンを
阻止するために、少なくとも500nm程度以上の膜厚
を必要とする。
【0003】上記CCD撮像素子40のN+ 領域44の
深さは、フォトダイオード43に入射する可視光線の分
光感度に影響を及ぼす。例えばN+ 領域44の深さが浅
い場合には、赤色感度が低下する。このため、フォトダ
イオード43等が形成されるセルを縮小しても、N+
域44の深さを浅く形成することはできない。この結
果、イオン注入エネルギーも小さくできない。したがっ
て、転送電極45,46の膜厚を薄く形成することがで
きない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のCCD撮像
素子では、転送電極を厚く形成しなければならないの
で、転送電極による段差が非常に大きくなる。この結
果、転送電極上に形成されるアルミニウム配線の形成が
困難になる。また転送電極を薄く形成した場合には、イ
オン注入法によって、N形不純物が読み出しゲートの下
方のシリコン基板に打ち込まれる。この結果、読み出し
電圧の低下とともに、耐ブルーミング特性の低下を引き
起こす。
【0005】また転送電極を薄く形成して、転送電極を
覆う状態にイオン注入マスクを形成する。その後、通常
の垂直入射のイオン注入法によってフォトダイオードを
形成した場合にも不都合が生じる。すなわち、図4に示
す如く、イオン注入マスク51を形成する際にマスク合
わせずれが生じて、イオン注入マスク51によって転送
電極45を完全に覆えなかった場合には、転送電極45
の下方のPウェル領域42にもN+ 領域44を形成する
不純物がイオン注入される。この結果、転送電極45の
下方に形成される読み出しゲート47の網目で示す部分
48の不純物濃度が薄くなるので、ブルーミング耐性が
低下する。また図5に示す如く、イオン注入マスク52
を形成する際にマスク合わせずれが生じて、イオン注入
マスク52がフォトダイオードの形成領域49側にずれ
て形成された場合には、転送電極45と形成されるフォ
トダイオード43のN+ 領域44との距離が離れる。こ
のため、読み出し電圧が低下し、読み出しができなくな
る。
【0006】本発明は、高い読み出し電圧を有し、耐ブ
ルーミング性に優れているCCD撮像素子の光電子読み
出し部の形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた方法である。すなわち、CCD撮
像素子の垂直レジスタ部と読み出しゲートと転送電極と
が形成される半導体基板の上層に、イオン注入法によっ
て、光電子読み出し部を形成するCCD撮像素子の光電
子読み出し部の形成方法であって、第1の工程で、転送
電極を覆う状態にイオン注入マスクを形成した後、第2
の工程で、イオン注入マスクを用いた斜め入射のイオン
注入法と当該イオン注入マスクを用いた垂直入射のイオ
ン注入法とによって、半導体基板の上層に、光電子読み
出し部の拡散層領域を読み出しゲートに接続する状態に
形成する。
【0008】
【作用】上記CCD撮像素子の光電子読み出し部の形成
方法では、転送電極を覆う状態にイオン注入マスクを形
成した後、斜め入射のイオン注入法を行ったので、第1
のN+ 領域の上層部分が転送電極の側部より僅かに離れ
た位置に形成され、第1のN+ 領域の下層部分が転送電
極の下方に僅かに入り込んだ状態に形成される。このた
め、耐ブルーミング性を低下させることなく、高い読み
出し電圧が得られる。
【0009】さらに垂直入射によるイオン注入を行った
ので、斜め入射のイオン注入の際にイオン注入マスクの
影になった部分にもイオン注入を行うことが可能にな
る。この結果、光電子読み出し部が広く形成される。こ
のため、フォトダイオードの蓄積容量が大きくなる。転
送電極がイオン注入マスクによって覆われるので、転送
電極をイオン注入マスクとして用いる必要がない。この
ため、転送電極の薄膜化が行える。さらにイオン注入マ
スクがマスク合わせ余裕を考慮して形成できるので、イ
オン注入マスクの形成が容易になる。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を、図1の形成工程図により
説明する。図1の(1)に示すように、まず通常のプロ
セス技術によって、半導体基板11の上層にPウェル領
域12を形成する。そしてこのPウェル領域12の上層
にチャネルストッパ領域13を形成する。その後チャネ
ルストッパ領域13の一方側に、垂直レジスタ部14を
形成する。なお垂直レジスタ部14に対して上記チャネ
ルストッパ領域13とは反対側のPウェル領域12が後
述する読み出しゲート形成領域になる。次いで例えば化
学的気相成長法によって、上記Pウェル領域12の上面
に絶縁膜15を形成する。続いて通常の2層構造の転送
電極を形成するプロセス技術によって、上記チャネルス
トッパ領域13上と上記垂直レジスタ部14上と上記読
み出しゲート形成領域16上との絶縁膜15の上面に、
2層構造の転送電極17を形成する。なお図には、2層
目の多結晶シリコン膜で形成された転送電極17を示
す。
【0011】その後図1の(2)に示す第1の工程を行
う。この工程では、通常のレジスト塗布技術によって、
上記転送電極17を覆う状態にレジスト膜31を形成す
る。その後通常のホトリソグラフィー技術によって、当
該レジスト膜31の2点鎖線で示す部分を除去して、転
送電極17を覆う状態にイオン注入マスク32を形成す
る。
【0012】その後図1の(3)に示す第2の工程を行
う。この工程では、まず上記イオン注入マスク32を用
いた斜め入射のイオン注入法によって、Pウェル領域1
2の上層に、読み出しゲート形成領域16に接続する状
態に第1のN+ 領域18を形成する。上記斜め入射のイ
オン注入では、イオン注入角を、例えば7°以上の角度
に設定して、N形不純物として例えばリン(P)を25
0keV程度の打ち込みエネルギーでイオン注入する。
このときのイオン注入角は、イオン注入マスク32と転
送電極18との合わせずれを考慮して設定される。した
がって、第1のN+ 領域18は、転送電極17の側部1
9の下方に僅かに入り込む状態に形成される。
【0013】次いで当該イオン注入マスク32を用いた
垂直入射のイオン注入法によって、Pウェル領域12の
上層に、上記第1のN+ 領域18の一部分に重なる状態
に、第2のN+ 領域20(破線の斜線で示す領域)を形
成する。このようにして、第1のN+ 領域18と第2の
+ 領域20とによって、拡散層領域21が形成され
る。
【0014】その後、上記拡散層領域21と導電形の異
なる不純物〔P形不純物として例えばホウ素(B++)〕
を用いた通常のイオン注入法によって、上記拡散層領域
21の上層にP++領域22を形成する。そして上記拡散
層領域21と上記P++領域22とによって、光電子読み
出し部になるフォトダイオード23が構成される。上記
++領域22を形成するイオン注入では、上記イオン注
入マスク32を用いる。また読み出しゲート形成領域1
6の垂直レジスタ部14とフォトダイオード23との間
が読み出しゲート24になる。上記の如くしてCCD撮
像素子10が形成される。
【0015】上記形成方法では、イオン注入マスク32
で転送電極17を覆った状態で斜めイオン注入法を行っ
たので、第1のN+ 領域18の上層部分が転送電極17
の側部19より僅かに離れた位置に形成され、第1のN
+ 領域18の下層部分が転送電極17の下方に僅かに入
り込んだ状態に形成される。このため、ブルーミング耐
性を低下させることなく、読み出し電圧が高められる。
また斜め入射のイオン注入法において、不純物の入射角
度を変えることにより、第1のN+ 領域18の形成位置
を自在に設定できる。このため、イオン注入マスクはマ
スク合わせ余裕を考慮して設計できるので、イオン注入
マスクの形成が容易になる。
【0016】さらに垂直入射によるイオン注入を行った
ので、チャネルストッパ領域34に接続する状態に第2
のN+ 領域20が形成される。この結果、拡散層領域2
1の形成領域が広くなるので、フォトダイオード23の
蓄積容量が大きくなる。フォトダイオード23をイオン
注入によって形成する際に、転送電極17を覆うイオン
注入マスク32を形成したので、転送電極17をイオン
注入マスクとして用いる必要がない。このため、転送電
極17の薄膜化が行える。
【0017】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
斜めイオン注入法によって、光電子読み出し部の形成位
置の調整が可能になる。このため、イオン注入マスクの
位置ずれを補正して、拡散層領域(第1のN+ 領域)を
最適な位置に形成できるので、耐ブルーミング性の向上
が図れる。また読み出し電圧の向上も可能になる。また
垂直入射のイオン注入を行ったので、フォトダイオード
の形成領域が被陸なる。よってフォトダイオードの蓄積
容量を十分に確保できる。さらに、転送電極をイオン注
入マスクで覆った状態でフォトダイオードが形成できる
ので、転送電極の膜厚を薄く形成することが可能にな
る。したがって転送電極上に形成される配線のカバレジ
性が向上するので、配線の信頼性を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の形成工程図である。
【図2】従来例のレイアウト図である。
【図3】図2中のA−A線概略構成断面図である。
【図4】課題の説明図である。
【図5】課題の説明図である。
【符号の説明】
10 CCD撮像素子 11 半導体基板 14 垂直レジスタ部 17 転送電極 23 フォトダイオード 24 読み出しゲート 32 イオン注入マスク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CCD撮像素子の垂直レジスタ部と読み
    出しゲートと転送電極とが形成される半導体基板の上層
    に、イオン注入法によって、光電子読み出し部を形成す
    るCCD撮像素子の光電子読み出し部の形成方法におい
    て、 前記転送電極を覆う状態にイオン注入マスクを形成する
    第1の工程と、 前記イオン注入マスクを用いた斜め入射のイオン注入法
    と当該イオン注入マスクを用いた垂直入射のイオン注入
    法とによって、前記半導体基板の上層に、光電子読み出
    し部の拡散層領域を前記読み出しゲートに接続する状態
    に形成する第2の工程とを行うことを特徴とするCCD
    撮像素子の光電子読み出し部の形成方法。
JP4146607A 1992-05-11 1992-05-11 Ccd撮像素子の光電子読み出し部の形成方法 Pending JPH05315591A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11233749A (ja) * 1997-11-14 1999-08-27 Motorola Inc 半導体イメージ・センサおよびその方法
US6306676B1 (en) 1996-04-04 2001-10-23 Eastman Kodak Company Method of making self-aligned, high-enegry implanted photodiode for solid-state image sensors
JP2004134790A (ja) * 2002-09-20 2004-04-30 Sony Corp 固体撮像装置及びその製造方法並びに電子機器
JP2007234874A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置の製造方法

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