JPH0614544B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

固体撮像装置の製造方法

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JPH0614544B2
JPH0614544B2 JP58185289A JP18528983A JPH0614544B2 JP H0614544 B2 JPH0614544 B2 JP H0614544B2 JP 58185289 A JP58185289 A JP 58185289A JP 18528983 A JP18528983 A JP 18528983A JP H0614544 B2 JPH0614544 B2 JP H0614544B2
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imaging device
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義光 広島
茂則 松本
耕司 千田
俊寛 栗山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像装置の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、固体撮像装置の特性向上は著しく基本特性におい
て撮像管にまさるものもあらわれてきた。しかしなが
ら、強いスポット光が照射された時発生するスミアおよ
びブルーミング特性は依然として固体撮像素子特有の問
題として残っている。この欠点を補うものとして種々素
子構造の製造方法の検討が行なわれ現段階ではP−ウエ
ル構造が最も効果的であるといわれている。
第1図は従来のP−ウエル構造CCD型固体撮像装置の
製造方法を説明するための素子断面図を示すものであ
る。第1図において1は信号電荷を蓄積する光電変換
部、2は光電変換部1より転送部へ信号電荷を移送する
移送ゲート、3は転送用駆動パルスを印加する電送電
極、4は信号電荷が転送される埋め込みチャンネル、5
はゲート酸化膜、6はCCD活性領域を形成するP−ウ
エル部、7はN型シリコン(Si)基板である。ここで
P−ウエル部6を2段の濃度プロファイル領域から形成
する。すなわち光電変換部1周辺のP−ウエル部を層幅
狭く不純物濃度も低く形成し、一方埋め込みチャンネル
4周辺のP−ウエル部を層幅広く不純物濃度も高く形成
する。
以上のように形成されたP−ウエル構造の固体撮像素子
においてその動作を以下に説明する。
+からなる光電変換部1より入射した光は層幅の狭い
P−ウエル部6にて電子−正孔対を発生する。この電子
は信号電荷として光電変換部1に蓄積されるが、電子の
一部は移送ゲート2の直下を横方向に拡散して直接転送
チャンネル4に流入する。この雑音成分がスミア現象を
引き起こす。また強い光が照射され、光電変換部1に蓄
積される電荷量が飽和値を越えるようになると移送ゲー
ト2のオン、オフとは無関係に転送チャンネル4にあふ
れ出す。これがブルーミング現象である。
この2つの問題点を解消する手段としてP−ウエル構造
の製造方法では、まず電子−正孔対を発生させる光電変
換部1の下のP−ウエル部6の活性領域の幅を極力しぼ
り込んでいる。通常光電変換部1周辺のP−ウエル部6
の幅は4μm程度としている。次に飽和以上の過剰電荷
は、素子垂直方向のN+(光電変換部1)−P(P−ウ
エル部6)−N(N型i;基板7)構造トランジスタの
パンチスル−現象を利用して縦方向に抜こうとするもの
である。すなわちN型Si基板7とP−ウエル部6間に
逆バイアスを印加することにより、P−ウエル層を空乏
化してポテンシャル分布の最適化を図り、過剰電荷を基
板内に掃き出そうとするものである。したがって光電変
換部1周辺のP−ウエル部6は幅が狭く不純物濃度も低
いものが必要である。一方信号読み出し部である埋め込
みチャンネル4は光電変換特性とは独立に高電圧が印加
され、しかも逆バイアスされても空乏化せず転送特性に
支障をきたさない必要がある。そのため埋め込みチャン
ネル4の周辺のP−ウエル部6は光電変換部1の周辺と
比べ、その幅も広く不純物濃度も高くしなければならな
い。
このように上記したP−ウエル構造の製造方法では2段
の濃度プロファイルが必要で、その最適化にはイオン注
入およびドライブイン条件等のプロセス面での非常に高
精度のコントロールが要求される。また本質的にP−ウ
エル構造を必要としない移送ゲート2や転送チャンネル
4の特性もP−ウエル部6の形成条件により左右され安
定しないという欠点を有している。
発明の目的 本発明は上記欠点を鑑み、プロセス的に簡便で安定した
信号読み出し特性を維持しつつスミアおよびブルーミン
グ現象を除去することのできる固体撮像装置の製造方法
を提供するものである。
発明の構成 この目的を達成するために本発明の固体撮像装置の製造
方法は、一導電型の半導体基板にこれとは逆導電型のオ
ーバフロードレイン用の第1の埋め込み拡散層と、その
周囲にこれよりも不純物濃度の高い第2の埋め込み拡散
層を設ける工程と、前記半導体基板上に一導電型のエピ
キシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層の
形成工程およびその後の工程の熱処理により、前記第1
の埋め込み拡散層と前記第2の埋め込み拡散層を前記半
導体基板と前記エピタキシャル層中に拡散させて断面が
H形のオーバフロードレイン領域を形成する工程と、前
記エピタキシャル層中の前記第1の埋め込み拡散層の上
に光電変換部を形成するとともに、同光電変換部に隣接
して信号電荷読み出し手段を形成する工程とを備えたも
のである。
実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。
第2図は本発明の固体撮像装置の製造方法の実施例を説
明するために素子断面図を示すものである。第2図にお
いて11は光電変換部、12は移送ゲート、13は転送
電極、14は転送チャンネル、15はゲート酸化膜、1
6はCCD活性領域が形成されるP型エピタキシャル
層、17はP型Si基板、18aと18bは前記光電変
換部11の真下に設けられた埋め込み型オーバフロード
レイン領域の幅の広い部分と幅の狭い部分、19aと1
9bは前記オーバフロードレイン形成用として前記P型
Si基板17内に設けられた埋め込み拡散層の高濃度部
と低濃度部である。
次に第2図に示す素子構造の製造方法について述べる。
比抵抗0.1Ωcm〜数10Ωcmの範囲のP型Si基板1
7に、まず埋め込みオーバフロードレイン形成用のN型
埋め込み拡散層の低濃度部19b(第1の埋め込み拡散
層)とその周囲に高濃度部19a(第2の埋め込み拡散
層)を選択的に形成する。形成法は熱拡散でもイオン注
入法でもかまわない。このP型Si基板17上にP型で
比抵抗が8〜12Ωcmのエピタキシャル層16を堆積す
る。エピタキシャル層16の膜厚は6〜8μmである。
このエピタキシャル層16上にCCD標準プロセスによ
り光電変換部1と転送チャンネル14を形成し、固体撮
像装置を形成する。なおエピタキシャル層1の形成工程
およびその後のCCDプロセスに含まれる熱処理により
第1と第2の埋め込み拡散層19bと19aのN型不純
物をエピタキシャル層16とP型Si基板17内に拡散
せて幅の広い部分18aと幅の狭い部分18bのある断
面がH形のオーバフロードレイン領域を形成する。この
ようにして作られたN+(光電変換部11)−P(P型
エピタキシャル層16)−N(埋め込みオーバフロード
レイン領域19a,19b)構造は、前記した従来例の
2段の濃度プロファイルが必要なP−ウエル構造のもの
とは異なり、エピタキシャル層16による1段の濃度プ
ロファイル構造でよく、プロセス制御は非常に容易なも
のである。また濃度プロファイルも不確実要素を含むP
N接合部のトランジェント領域がバルク側のみに存在す
ることになるので特性的にも安定したものとなる。
以上のように形成された埋め込み型オーバフロードレイ
ン構造における撮像動作を以下に説明する。
光を電気信号にかえる光電変換作用は、光電変換部11
と埋め込みオーバフロードレイン18aと18bの間の
P型エピタキシャル層16で行なわれる。発生した信号
電荷の横方向拡散(スミア現象)や光電変換部11から
のあふれ出し(ブルーミング現象)対策についてはすで
に述べた従来例のP−ウエル構造と同様にP型エピタキ
シャル層16の幅をしぼり込み、N+−P−Nからなる
縦型トランジスタ構造のパンチスルー効果を利用する。
すなわち、埋め込みオーバフロードレイン18aと18
bをP型エピタキシャル層16に対してバイアスをかけ
るのである。この時P−ウエル構造と比較して、光電変
換部11の下のP型エピタキシャル層16の幅は埋め込
みオーバフロードレイン領域の幅の狭い部分18bのコ
ントロールだけで決定できる為しぼり込みも容易とな
る。また一方、移送ゲート12および転送チャンネル1
4は直接エピタキシャル層16上に形成できるため、基
板比抵抗により一義的に決まるVT 値やφmin(空乏化
電圧)値の設定がプロセス条件に左右されず任意にしか
も均一に行うことができる。
また、本実施例によれば、光電変換部11をとりかこむ
ように断面がH形の埋め込みオーバフロードレイン領域
18aと18bを形成することにより、P型エピタキシ
ャル層16内に発生する信号電荷は横方向の拡散が完全
に抑制され、スミア成分は無視できるものとなる。
以上のように埋め込みオーバフロードレイン領域の形状
を光電変換部11を包囲するようなものにすることによ
りスミア現象を完全に除去することができるとともに、
MOSトランジスタのスイッチング特性やCCD転送特
性をも設計通りの特性を得ることができ、固体撮像装置
としての総合特性を満足させることができる。
なお上記実施例においてはNチャンネルCCD用として
P型エピタキシャル層を用いたがPチャンネル用として
N型エピタキシャル層を用いてもよいことは言うまでも
ない。
また以上実施例においてはCCD型固体撮像装置の製造
方法について述べたが、本発明はMOS型固体撮像装置
の製造方法にも適用でき、さらに一次元および二次元の
いずれの固体撮像装置の製造方法にも適用できるもので
ある。
発明の効果 以上のように本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電
変換部の下部に断面がH形の埋め込み型オーバフロード
レイン領域を形成することにより、簡単なプロセス技術
で、安定した電荷読み出し特性を達成しつつ、スミアお
よびブルーミング現象を完全に除去することができ、そ
の実用的効果は大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のP−ウエル構造のCCD型固体撮像装置
の製造方法を説明するための素子断面図、第2図は本発
明の実施例における埋め込み型オーバフロードレイン構
造の製造方法を説明するための素子断面図である。 11……光電変換部、12……移送ゲート、13……転
送電極、14……転送チャンネル、16……P型エピタ
キシャル層、18a,18b……埋め込み型オーバフロ
ードレイン領域の幅の広い部分と幅の狭い部分、19
a,19b……埋め込み拡散層の高濃度部(第2の埋め
込み拡散層)と低濃度部(第1の埋め込み拡散層)。
フロントページの続き (72)発明者 栗山 俊寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−55672(JP,A) 特開 昭57−66666(JP,A) 実開 昭56−152466(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一導電型の半導体基板にこれとは逆導電型
    のオーバフロードレイン用の第1の埋め込み拡散層と、
    その周囲にこれよりも不純物濃度の高い第2の埋め込み
    拡散層を設ける工程と、前記半導体基板上に一導電型の
    エピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャ
    ル層の形成工程およびその後の工程の熱処理により、前
    記第1の埋め込み拡散層と前記第2の埋め込み拡散層を
    前記半導体基板と前記エピタキシャル層中に拡散させて
    断面がH形のオーバフロードレイン領域を形成する工程
    と、前記エピタキシャル層中の前記第1の埋め込み拡散
    層の上に光電変換部を形成するとともに、同光電変換部
    に隣接して信号電荷読み出し手段を形成する工程とを備
    えた固体撮像装置の製造方法。
JP58185289A 1983-10-03 1983-10-03 固体撮像装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0614544B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR920007355B1 (ko) * 1990-05-11 1992-08-31 금성일렉트론 주식회사 Ccd영상 소자의 구조 및 제조방법
DE69737872T2 (de) * 1996-03-21 2008-03-06 Framatome Connectors Japan Ltd. Verbinder

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