JPH08213582A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH08213582A
JPH08213582A JP7016167A JP1616795A JPH08213582A JP H08213582 A JPH08213582 A JP H08213582A JP 7016167 A JP7016167 A JP 7016167A JP 1616795 A JP1616795 A JP 1616795A JP H08213582 A JPH08213582 A JP H08213582A
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Abstract

PURPOSE: To enable the full display of the functions of a buried region formed on a semiconductor substrate, simplify the production process and reduce the man-hours. CONSTITUTION: A transfer channel region 14, a gate insulation film 18 and a transfer electrode 19 are formed on a silicon substrate 11 to fabricate a vertical transfer register 2, then a p-type impurity (B), for example, is implanted by a high energy ion implantation through the electrodes 19 and diffused to form buried well regions 12 which form overflow barriers against signal charges, and n-type impurity diffused regions 13 and p-type hole storage regions 16 are formed with the electrodes 19 used as a mask in a portion to form a photodetecting part 1.

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、半導体基板内部に、導
入された不純物の拡散による埋め込み領域を有する半導
体装置及びその製造方法に関するもので、特に、固体撮
像素子における受光部とその周辺部分の構造に適用して
好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a buried region formed by diffusing introduced impurities inside a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly to a light receiving portion and its peripheral portion in a solid-state image sensor. It is suitable for application to the structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体基板内に埋め込み領域を
形成するケースとしては、例えば縦形pnpトランジス
タあるいは縦形npnトランジスタにおけるコレクタ抵
抗の低減化を目的とする場合や、固体撮像素子における
受光部下に信号電荷に対するポテンシャル障壁(オーバ
ーフローバリア)を形成してブルーミングやスミアの発
生を抑制するようにしている。
2. Description of the Related Art Generally, as a case of forming a buried region in a semiconductor substrate, for example, a purpose is to reduce collector resistance in a vertical pnp transistor or a vertical npn transistor, or a signal charge is formed under a light receiving portion in a solid-state image sensor. A potential barrier (overflow barrier) is formed to suppress blooming and smear.

【0003】従来において、半導体基板中に埋め込み領
域を形成する場合は、図7に示すように、半導体基板1
01上に形成される例えばゲート絶縁膜やLOCOS法
による酸化膜を形成する前に、まず、基板上にイオン注
入用の薄い酸化膜102を形成した後、例えば高エネル
ギーによるイオン注入にて不純物を基板101内に導入
し、その後、熱処理による活性化を行なって、基板10
1内に上記導入された不純物による不純物拡散領域(埋
め込み領域)103を形成するようにしている。
Conventionally, when a buried region is formed in a semiconductor substrate, as shown in FIG.
01, for example, before forming a gate insulating film or an oxide film by the LOCOS method, first, a thin oxide film 102 for ion implantation is formed on the substrate, and then impurities are ion-implanted by, for example, high energy. The substrate 10 is introduced into the substrate 101, and thereafter activated by heat treatment to
An impurity diffusion region (embedded region) 103 due to the introduced impurities is formed in the first region 1.

【0004】そして、例えば固体撮像素子を形成する場
合は、図8に示すように、上記工程後、通常のCCDプ
ロセスを用いて、必要な不純物、例えばn形及びp形の
不純物(リン(P)及びボロン(B))の例えばイオン
注入や膜拡散等による導入及び熱処理による活性化を行
って、シリコン基板101中の上記埋め込み領域103
の表面側に、n形の転送チャネル領域104,p形のチ
ャネルストッパ領域15及び第2のp形ウェル領域10
6を形成する。
In the case of forming a solid-state image sensor, for example, as shown in FIG. 8, after the above steps, a necessary CCD, for example, n-type and p-type impurities (phosphorus (P ) And boron (B)) are introduced by, for example, ion implantation, film diffusion, etc., and activated by heat treatment, and the buried region 103 in the silicon substrate 101.
On the surface side of the n-type transfer channel region 104, the p-type channel stopper region 15 and the second p-type well region 10.
6 is formed.

【0005】その後、転送チャネル領域104上に例え
ばSiO2 等からなるゲート絶縁膜107を形成した
後、多結晶シリコン層による転送電極108を形成し、
その後、熱酸化を施して転送電極108の表面に薄い熱
酸化膜(SiO2 膜)109を形成する。
After that, after forming a gate insulating film 107 made of, for example, SiO 2 on the transfer channel region 104, a transfer electrode 108 made of a polycrystalline silicon layer is formed,
Then, thermal oxidation is performed to form a thin thermal oxide film (SiO 2 film) 109 on the surface of the transfer electrode 108.

【0006】その後、転送電極108をマスクとしてシ
リコン基板101の表面にn形の不純物、例えばリン
(P)をイオン注入し、更に活性化して、該シリコン基
板101の表面にn形の不純物拡散領域110を形成す
る。このとき、該n形の不純物拡散領域110と埋め込
み領域103等とのpn接合によって受光部(フォトダ
イオード)111が形成される。この受光部111形成
後、再び上記転送電極108をマスクとして今度はp形
の不純物、例えばボロン(B)をイオン注入し、更に活
性化してn形の不純物拡散領域110の表面にp形の正
孔蓄積領域112を形成する。
After that, an n-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted into the surface of the silicon substrate 101 using the transfer electrode 108 as a mask, and further activated, and an n-type impurity diffusion region is formed on the surface of the silicon substrate 101. 110 is formed. At this time, a light receiving portion (photodiode) 111 is formed by a pn junction between the n-type impurity diffusion region 110 and the buried region 103. After the formation of the light receiving portion 111, a p-type impurity such as boron (B) is ion-implanted again using the transfer electrode 108 as a mask, and further activated to p-type positive impurity on the surface of the n-type impurity diffusion region 110. The hole accumulation region 112 is formed.

【0007】その後、全面に層間絶縁膜であるPSG膜
113を例えばCVD法により堆積する。その後、全面
にAl遮光膜114を形成した後、例えば垂直モードに
よるRIE(反応性イオンエッチング)でAl遮光膜1
14をパターニングして受光部開口114aを形成す
る。
After that, a PSG film 113 which is an interlayer insulating film is deposited on the entire surface by, eg, CVD method. After that, an Al light-shielding film 114 is formed on the entire surface, and then the Al light-shielding film 1 is formed by RIE (reactive ion etching) in the vertical mode, for example.
14 is patterned to form the light receiving portion opening 114a.

【0008】そして、Al遮光膜114を含む全面に表
面保護用のシリコン窒化膜115を例えばCVD法にて
成膜する。このシリコン窒化膜115及び下層のPSG
膜113にて受光部111上のパッシベーション膜が構
成されることになる。上記製造工程を踏むことにより、
従来の固体撮像素子が作製されることになる。なお、転
送チャネル領域104と転送電極108にて垂直転送レ
ジスタ部VRが構成され、この垂直転送レジスタ部VR
と受光部間に存するp形領域にて読出しゲート部RGが
構成される。
Then, a silicon nitride film 115 for surface protection is formed by CVD, for example, on the entire surface including the Al light-shielding film 114. This silicon nitride film 115 and the PSG of the lower layer
The film 113 constitutes a passivation film on the light receiving portion 111. By going through the above manufacturing process,
A conventional solid-state image sensor will be manufactured. It should be noted that the transfer channel region 104 and the transfer electrode 108 form a vertical transfer register unit VR.
The read gate portion RG is formed by a p-type region existing between the light receiving portion and the light receiving portion.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におけ
る上記埋め込み領域を有する固体撮像素子等の半導体装
置においては、埋め込み領域103を形成する場合、上
述したように、基板101上にゲート絶縁膜107や種
々の配線パターン108等を形成する前に、事前に基板
101上に形成されたイオン注入用の酸化膜102(図
7参照)のみを通して、不純物を基板101内に導入す
ることにより、該基板101中に埋め込み領域103を
形成するようにしている。
By the way, in the conventional semiconductor device such as a solid-state imaging device having the above-mentioned buried region, when the buried region 103 is formed, as described above, the gate insulating film 107 or the gate insulating film 107 is formed on the substrate 101. Before forming the various wiring patterns 108 and the like, impurities are introduced into the substrate 101 only through the oxide film 102 for ion implantation (see FIG. 7) formed on the substrate 101 in advance, so that the substrate 101 The embedded region 103 is formed therein.

【0010】この場合、上記埋め込み領域103の形成
位置は基板101の面方向に対して同一の深さであり、
例えば、固体撮像素子についてみると、埋め込み領域1
03にて形成されるオーバーフローバリアは、基板表面
側に形成される各機能部(受光部111、読出しゲート
部RG、垂直転送レジスタ部VR等)の諸機能に拘らず
平面上どの点をとっても同じ深さであり、構造的に優れ
ているとはいえない。
In this case, the formation position of the embedded region 103 is the same depth with respect to the surface direction of the substrate 101,
For example, regarding the solid-state image sensor, the embedded region 1
The overflow barrier formed by 03 is the same regardless of the functions of the functional units (light receiving unit 111, read gate unit RG, vertical transfer register unit VR, etc.) formed on the surface side of the substrate. The depth is not structurally superior.

【0011】具体的に固体撮像素子を例に説明すると、
従来は、上述したように、上層の転送電極108などの
機能構造を形成する前に、埋め込み領域形成用の不純物
を高エネルギーによるイオン注入にて基板101内に導
入するようにしている。
Taking a solid-state image sensor as an example,
Conventionally, as described above, an impurity for forming a buried region is introduced into the substrate 101 by ion implantation with high energy before forming a functional structure such as the upper transfer electrode 108.

【0012】この場合、図9及び図10に示すように、
埋め込み領域103にて形成されるオーバーフローバリ
アOBの深さは、ウェハ面内で一定である。しかし、転
送電極108の形成などで基板101に熱が印加され、
最終的に基板101に与えられる熱処理が長時間に及ぶ
ことになり、オーバーフローバリアOBの頂点及びその
周辺部分のポテンシャル勾配が緩やかになる。
In this case, as shown in FIGS. 9 and 10,
The depth of the overflow barrier OB formed in the buried region 103 is constant within the wafer surface. However, heat is applied to the substrate 101 due to the formation of the transfer electrode 108,
Finally, the heat treatment applied to the substrate 101 takes a long time, and the potential gradient at the apex of the overflow barrier OB and its peripheral portion becomes gentle.

【0013】通常、光の入射に伴って受光部111に信
号電荷が蓄積されることになるが、オーバーフローバリ
アOBの頂点あるいはその近くまで信号電荷が蓄積され
た場合、オーバーフローバリアOBのポテンシャル勾配
が緩やかであると、受光部111の実効領域が小さくな
って最大蓄積電荷量が少なくなり、また、より電位障壁
の高さが低い横方向(読出しゲート部RG側)へ流れ、
その結果蓄積電荷量の強い入射光量依存特性が劣化する
という問題が生じる。
Normally, signal charges are accumulated in the light receiving portion 111 as light enters, but when the signal charges are accumulated at or near the apex of the overflow barrier OB, the potential gradient of the overflow barrier OB is increased. If it is gentle, the effective region of the light receiving unit 111 becomes small, the maximum accumulated charge amount decreases, and the potential barrier flows in the lateral direction (read gate RG side) where the height is lower,
As a result, there arises a problem that the incident light amount-dependent characteristic of the accumulated charge amount is deteriorated.

【0014】つまり、オーバーフローバリアOBのポテ
ンシャル勾配が緩やかであると、熱運動エネルギーの関
係から、オーバーフローバリアOBを飛び越えて基板1
01側にあふれはじめるポテンシャル(しきい値)に近
いポテンシャルを有する電荷(この場合、電子)が基板
101側に流れることなく、そのまま受光部111に蓄
積されたり、横方向に流出したりすることになる。
That is, when the potential gradient of the overflow barrier OB is gentle, the substrate 1 jumps over the overflow barrier OB due to the relationship of thermal kinetic energy.
The electric charges (electrons in this case) having a potential close to the potential (threshold value) that begins to overflow on the 01 side are accumulated in the light receiving portion 111 as they are or flow out in the lateral direction without flowing to the substrate 101 side. Become.

【0015】そのため、光電変換特性上、ニー(kne
e)点以上の非線形特性領域における電荷が基板101
奥側にオーバーフローしにくいことになり、飽和光量以
上に対する蓄積電荷量の入射光量依存性が悪くなり、感
度の劣化を引き起こすことになる。
Therefore, in terms of photoelectric conversion characteristics, the knee (kne)
The charge in the non-linear characteristic region of point e) or higher is applied to the substrate 101.
It becomes difficult to overflow to the back side, and the dependency of the accumulated charge amount on the incident light amount with respect to the saturated light amount or more becomes poor, which causes deterioration of sensitivity.

【0016】一方、一般的に埋め込み領域103を有す
る半導体装置においては、各機能部における個々の特性
を向上させるために、選択的な複数回の不純物導入(イ
オン注入)や拡散によって別途ポテンシャルバリアやウ
ェル領域を形成するようにしている。
On the other hand, in general, in a semiconductor device having a buried region 103, in order to improve individual characteristics in each functional portion, a potential barrier or a separate barrier is separately formed by selective impurity introduction (ion implantation) or diffusion plural times. The well region is formed.

【0017】このように、従来の半導体基板中に埋め込
み領域を有する半導体装置においては、半導体基板中に
形成される埋め込み領域の機能を十分に発揮させること
ができず、また、機能向上のために別途工程が必要とな
り、製造工程の複雑化を工数の増大化を引き起こすおそ
れがあった。
As described above, in the conventional semiconductor device having the buried region in the semiconductor substrate, the function of the buried region formed in the semiconductor substrate cannot be sufficiently exerted, and in order to improve the function. A separate process is required, which may complicate the manufacturing process and increase the number of steps.

【0018】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、半導体基板中に形成さ
れる埋め込み領域の機能を基板上に形成される半導体素
子の各機能部に対応したものにすることができ、上記埋
め込み領域の機能を十分に発揮させることができる半導
体装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to make the function of an embedded region formed in a semiconductor substrate in each functional portion of a semiconductor element formed on the substrate. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can be made compatible and can fully exhibit the function of the embedded region.

【0019】また、本発明の他の目的は、半導体基板上
に形成される半導体素子のデバイス特性向上のための不
純物導入回数を低減することができ、製造工程の簡略化
及び工数削減を図ることができる半導体装置を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to reduce the number of times impurities are introduced to improve the device characteristics of a semiconductor element formed on a semiconductor substrate, simplifying the manufacturing process and reducing the number of steps. It is to provide a semiconductor device capable of

【0020】また、本発明は、半導体基板中に形成され
る埋め込み領域の機能を十分に発揮させることができ、
しかも製造工程の簡略化及び工数削減を図ることができ
る半導体装置の製造方法を提供することにある。
Further, according to the present invention, the function of the buried region formed in the semiconductor substrate can be sufficiently exerted,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device, which can simplify the manufacturing process and reduce the number of steps.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、半導体基板内に面方向に形成される埋め込み領域が
深さ方向に変化を有するように構成する(請求項1記載
の発明)。
A semiconductor device according to the present invention is configured so that a buried region formed in a semiconductor substrate in a plane direction has a change in a depth direction (the invention according to claim 1).

【0022】この場合、上記埋め込み領域を、上記半導
体基板上に形成される半導体素子のデバイス特性に対応
して深さ方向に変化を有するように構成してもよい(請
求項2記載の発明)。
In this case, the embedded region may be configured to have a change in the depth direction corresponding to the device characteristics of the semiconductor element formed on the semiconductor substrate (the invention according to claim 2). .

【0023】また、上記埋め込み領域を、蓄積期間に被
写体からの入射光をその光量に応じた量の信号電荷に光
電変換する受光部と、電荷転送期間に上記信号電荷を出
力側に転送する電荷転送部と、読出し期間に上記受光部
に蓄積されている上記信号電荷を上記電荷転送部に転送
する読出しゲート部とを有する固体撮像素子における上
記信号電荷に対するポテンシャルバリアとして機能する
ウェル領域とし、かつ深さ方向が各部に対応して異なる
ように構成してもよい(請求項3記載の発明)。
In addition, a light receiving portion for photoelectrically converting incident light from an object into a signal charge in an amount corresponding to the amount of light in the embedded region during the accumulation period, and a charge for transferring the signal charge to an output side during the charge transfer period. A well region that functions as a potential barrier against the signal charge in a solid-state imaging device having a transfer section and a read gate section that transfers the signal charge accumulated in the light receiving section to the charge transfer section during a read period, and You may comprise so that a depth direction may differ corresponding to each part (invention of Claim 3).

【0024】また、上記半導体素子を、蓄積期間に被写
体からの入射光をその光量に応じた量の信号電荷に光電
変換する受光部と、電荷転送期間に上記信号電荷を出力
側に転送する電荷転送部と、読出し期間に上記受光部に
蓄積されている上記信号電荷を上記電荷転送部に転送す
る読出しゲート部とを有する固体撮像素子とし、上記埋
め込み領域を、上記信号電荷に対するポテンシャルバリ
アとして機能するウェル領域であって、かつ深さ方向が
各部に対応して異なるように構成してもよい(請求項4
記載の発明)。
In the semiconductor element, a light receiving portion for photoelectrically converting incident light from a subject into an amount of signal charge corresponding to the amount of light in a storage period, and a charge for transferring the signal charge to an output side in a charge transfer period. A solid-state imaging device having a transfer section and a read gate section that transfers the signal charge accumulated in the light receiving section to the charge transfer section during a read period, and the embedded region functions as a potential barrier against the signal charge. The well region may have a different depth direction corresponding to each portion (claim 4).
Invention described).

【0025】また、上記受光部を、少なくとも上記ウェ
ル領域を構成する上記埋め込み領域と該埋め込み領域か
ら表面側に形成された第1導電形の不純物拡散領域との
pn接合を有して構成し、上記読出しゲート部を、上記
埋め込み領域から表面側に連続形成された別の第2導電
形の不純物拡散領域にて構成し、上記電荷転送部を、上
記埋め込み領域から表面に上記連続形成された上記別の
第2導電形の不純物拡散領域を介してその表面側に形成
された第1導電形の不純物拡散領域を有して構成するよ
うにしてもよい(請求項5記載の発明)。
Further, the light receiving portion is configured to have at least a pn junction of the buried region forming the well region and a first conductivity type impurity diffusion region formed on the surface side from the buried region, The read gate portion is formed by another impurity diffusion region of the second conductivity type continuously formed on the surface side from the buried region, and the charge transfer portion is continuously formed on the surface from the buried region. It may be configured to have an impurity diffusion region of the first conductivity type formed on the surface side through another impurity diffusion region of the second conductivity type (the invention according to claim 5).

【0026】次に、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に半導体素子パターンを形成した後
に、該半導体素子パターンを通して上記半導体基板内に
不純物を導入して、該導入された不純物の拡散による埋
め込み領域を形成する(請求項6記載の発明)。
Next, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming a semiconductor element pattern on a semiconductor substrate, impurities are introduced into the semiconductor substrate through the semiconductor element pattern, and the introduced impurities are introduced. A buried region is formed by diffusion of (a).

【0027】この場合、上記半導体素子パターンを、蓄
積期間に被写体からの入射光をその光量に応じた量の信
号電荷に光電変換する受光部と、電荷転送期間に上記信
号電荷を出力側に転送する電荷転送部と、読出し期間に
上記受光部に蓄積されている上記信号電荷を上記電荷転
送部に転送する読出しゲート部とを有する固体撮像素子
における上記電荷転送部上に形成される転送電極とし、
上記埋め込み領域を、上記信号電荷に対するポテンシャ
ルバリアとして機能するウェル領域としてもよい(請求
項7記載の発明)。
In this case, the semiconductor element pattern photoelectrically converts the incident light from the subject into a signal charge of an amount corresponding to the amount of light in the accumulation period, and transfers the signal charge to the output side in the charge transfer period. A transfer electrode formed on the charge transfer section in a solid-state imaging device having a charge transfer section for performing a read operation and a read gate section for transferring the signal charge accumulated in the light receiving section to the charge transfer section during a read period. ,
The embedded region may be a well region functioning as a potential barrier for the signal charges (the invention according to claim 7).

【0028】[0028]

【作用】請求項1記載又は請求項2記載の本発明に係る
半導体装置においては、半導体基板内に面方向に形成さ
れる埋め込み領域が深さ方向に変化を有することから、
半導体基板上に形成される半導体素子を構成する各機能
部の特性に応じた位置に埋め込み領域を存在させること
が可能となる。その結果、半導体基板中に形成される埋
め込み領域の機能を、基板上に形成される半導体素子の
各機能部に対応したものにすることができ、上記埋め込
み領域の機能を十分に発揮させることが可能となる。
In the semiconductor device according to the present invention described in claim 1 or claim 2, since the buried region formed in the semiconductor substrate in the plane direction has a change in the depth direction,
It becomes possible to make the embedded region exist at a position corresponding to the characteristics of each functional portion forming the semiconductor element formed on the semiconductor substrate. As a result, the function of the embedded region formed in the semiconductor substrate can be made to correspond to each functional part of the semiconductor element formed on the substrate, and the function of the embedded region can be sufficiently exhibited. It will be possible.

【0029】また、請求項3記載〜請求項5記載の本発
明に係る半導体装置においては、半導体基板に形成され
る半導体素子を固体撮像素子としているため、半導体基
板中に形成される埋め込み領域は、固体撮像素子の信号
電荷に対するポテンシャルバリア、即ち、信号電荷の蓄
積量を規制・制御するためのオーバーフロバリアとして
機能するウェル領域となる。
Further, in the semiconductor device according to the present invention as defined in claims 3 to 5, since the semiconductor element formed on the semiconductor substrate is a solid-state image pickup element, the embedded region formed in the semiconductor substrate is The well region functions as a potential barrier against signal charges of the solid-state image sensor, that is, an overflow barrier for regulating / controlling the amount of signal charges accumulated.

【0030】この場合、上記ウェル領域の深さ方向が各
部に対応して異なるようになっているため、上記ウェル
領域は、受光部、読出しゲート部及び電荷転送部の各特
性に応じた機能を有することになる。
In this case, since the depth direction of the well region is different corresponding to each part, the well region has a function corresponding to each characteristic of the light receiving part, the reading gate part and the charge transfer part. Will have.

【0031】具体的には、ウェル領域が受光部の下部に
おいて該受光部を包むように形成され、しかも、ウェル
領域にて形成されるポテンシャルバリアのポテンシャル
勾配が急峻な特性を有することになる。その結果、受光
部にて蓄積される信号電荷の蓄積量(最大信号電荷蓄積
量)を増やすことができ、信号電荷の熱運動エネルギー
の関係からポテンシャルバリアの頂点を超える信号電荷
は、確実に基板側に流出することになる。
Specifically, the well region is formed below the light receiving part so as to surround the light receiving part, and the potential barrier of the potential barrier formed in the well region has a steep characteristic. As a result, the amount of signal charges accumulated in the light receiving portion (maximum amount of signal charges accumulated) can be increased, and signal charges exceeding the apex of the potential barrier can be reliably transferred to the substrate due to the thermal kinetic energy of the signal charges. It will be leaked to the side.

【0032】そのため、受光部の光電変換特性上、ニー
(knee)点以上の非線形特性領域における信号電荷
は受光部に蓄積されないことになり、しかも、線形特性
領域の範囲を大きくとることが可能となるため、飽和光
量以上に対する蓄積電荷量の入射光量依存性が良好にな
り、感度の向上を図ることができる。
Therefore, due to the photoelectric conversion characteristics of the light receiving section, the signal charges in the non-linear characteristic region above the knee point are not accumulated in the light receiving section, and the range of the linear characteristic region can be made large. Therefore, the dependency of the accumulated charge amount on the incident light amount with respect to the saturated light amount or more becomes good, and the sensitivity can be improved.

【0033】次に、請求項6記載の本発明に係る半導体
装置の製造方法においては、まず、半導体基板上に半導
体素子パターンを形成する。その後、この半導体素子パ
ターンを通して半導体基板内に不純物を導入する。そし
て、この導入された不純物の拡散による埋め込み領域を
形成する。
Next, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention of claim 6, first, a semiconductor element pattern is formed on a semiconductor substrate. Then, impurities are introduced into the semiconductor substrate through this semiconductor element pattern. Then, a buried region is formed by diffusion of the introduced impurities.

【0034】このとき、半導体基板の表面に形成された
半導体素子を構成する各不純物拡散領域(機能部)下
に、上記半導体素子パターンに応じて深さの異なる埋め
込み領域が形成されることになる。即ち、埋め込み領域
は、深さ方向に変化を有することになり、半導体素子を
構成する各機能部の特性に応じた位置に埋め込み領域を
形成することが可能となる。
At this time, buried regions having different depths are formed according to the semiconductor element pattern under each impurity diffusion area (functional portion) forming the semiconductor element formed on the surface of the semiconductor substrate. . That is, since the embedded region has a change in the depth direction, it becomes possible to form the embedded region at a position according to the characteristics of each functional portion forming the semiconductor element.

【0035】その結果、半導体基板中に形成される埋め
込み領域の機能を、基板上に形成される半導体素子の各
機能部に対応したものにすることができ、上記埋め込み
領域の機能を十分に発揮させることが可能となる。ま
た、半導体基板上に形成される半導体素子のデバイス特
性向上のための不純物導入回数を低減することができ、
製造工程の簡略化及び工数削減を図ることができる。
As a result, the function of the embedded region formed in the semiconductor substrate can be made to correspond to each functional portion of the semiconductor element formed on the substrate, and the function of the embedded region is sufficiently exhibited. It becomes possible. In addition, it is possible to reduce the number of impurity introductions for improving the device characteristics of the semiconductor element formed on the semiconductor substrate,
It is possible to simplify the manufacturing process and reduce the number of steps.

【0036】また、請求項7記載の本発明に係る半導体
装置の製造方法においては、半導体基板上に固体撮像素
子の転送電極を形成した後に、この転送電極を通して半
導体基板内に不純物を導入する。そして、この導入され
た不純物の拡散による埋め込み領域を形成する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the transfer electrode of the solid-state image pickup device is formed on the semiconductor substrate, and then impurities are introduced into the semiconductor substrate through the transfer electrode. Then, a buried region is formed by diffusion of the introduced impurities.

【0037】このため、半導体基板上に固体撮像素子を
形成した場合、半導体基板の表面に形成された固体撮像
素子を構成する受光部、読出しゲート部及び電荷転送部
の各機能部下に、上記転送電極のパターンに応じて深さ
の異なる埋め込み領域が形成されることになる。即ち、
埋め込み領域は、深さ方向に変化を有することになり、
固体撮像素子を構成する各機能部の特性に応じた位置に
埋め込み領域が形成されることになる。
Therefore, when the solid-state image pickup device is formed on the semiconductor substrate, the transfer is performed under the respective function units of the light-receiving unit, the read gate unit, and the charge transfer unit which form the solid-state image pickup device formed on the surface of the semiconductor substrate. Embedded regions having different depths are formed according to the pattern of the electrodes. That is,
The buried region will have a change in the depth direction,
The embedded region is formed at a position according to the characteristics of each functional unit forming the solid-state image sensor.

【0038】これにより、埋め込み領域が受光部の下部
において該受光部を包むように形成され、しかも、埋め
込み領域にて形成されるポテンシャルバリアのポテンシ
ャル勾配が急峻な特性を有することになる。その結果、
受光部にて蓄積される信号電荷の蓄積量(最大信号電荷
蓄積量)を増やすことができ、信号電荷の熱運動エネル
ギーの関係からポテンシャルバリアの頂点を超える信号
電荷は、確実に基板側に流出することになる。
As a result, the buried region is formed below the light receiving part so as to surround the light receiving part, and the potential barrier of the potential barrier formed in the buried region has a steep characteristic. as a result,
The amount of signal charges accumulated in the light receiving part (maximum amount of signal charges accumulated) can be increased, and signal charges that exceed the apex of the potential barrier due to the thermal kinetic energy of the signal charges reliably flow to the substrate side. Will be done.

【0039】そのため、受光部の光電変換特性上、ニー
(knee)点以上の非線形特性領域における信号電荷
は受光部に蓄積されにくいことになり、しかも、線形特
性領域の範囲を大きくとることが可能となるため、飽和
光量以上に対する蓄積電荷量の入射光量依存性が良好に
なり、感度の向上を図ることができる。
Therefore, due to the photoelectric conversion characteristics of the light receiving portion, signal charges in the non-linear characteristic region above the knee point are less likely to be accumulated in the light receiving portion, and the range of the linear characteristic region can be widened. Therefore, the dependency of the accumulated charge amount on the incident light amount with respect to the saturated light amount or more becomes favorable, and the sensitivity can be improved.

【0040】また、上述のことからわかるように、各機
能部の特性を向上させるための複数回にわたる不純物導
入を最小限に抑えることが可能となるため、特性向上の
ための工程が大幅に低減され、製造工程の低減化及び工
数の削減化を実現させることが可能となる。
Further, as can be seen from the above, it is possible to minimize the introduction of impurities a plurality of times for improving the characteristics of each functional portion, so that the steps for improving the characteristics are significantly reduced. As a result, it is possible to reduce the number of manufacturing steps and the number of steps.

【0041】[0041]

【実施例】以下、本発明に係る半導体装置及びその製造
方法を例えばフレーム・インターライン転送(FIT)
方式のCCDイメージセンサに適用した実施例(以下、
実施例に係るイメージセンサ及びその製造方法と記す)
を図1〜図6を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below, for example, by frame interline transfer (FIT).
Example applied to a CCD image sensor of the system (hereinafter,
The image sensor according to the embodiment and the manufacturing method thereof will be described.
Will be described with reference to FIGS.

【0042】この実施例に係るイメージセンサは、図1
に示すように、入射光量に応じた量の電荷に光電変換す
る受光部1が多数マトリクス状に配され、更にこれら多
数の受光部1のうち、列方向に配列された受光部1に対
して共通とされた垂直転送レジスタ2が多数本、行方向
に配列されたイメージ部3と、このイメージ部3に隣接
して配され、イメージ部3に形成されているような受光
部1はなく、イメージ部3における多数本の垂直転送レ
ジスタ2に連続してそれぞれ多数本の垂直転送レジスタ
4のみが延長形成されたストレージ部5とを有する。
The image sensor according to this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a large number of light receiving portions 1 that perform photoelectric conversion into electric charges according to the amount of incident light are arranged in a matrix, and further, among the large number of light receiving portions 1, with respect to the light receiving portions 1 arranged in the column direction. There is no common light receiving portion 1 formed in the image portion 3 and the image portion 3 arranged in the row direction and having a plurality of common vertical transfer registers 2. The image unit 3 has a plurality of vertical transfer registers 2 and a storage unit 5 in which only a large number of vertical transfer registers 4 are continuously formed.

【0043】また、ストレージ部5に隣接し、かつ多数
本の垂直転送レジスタ4に対して共通とされた水平転送
レジスタが2本、それぞれ並設されている。ここで、2
本の水平転送レジスタのうち、ストレージ部5側に位置
する水平転送レジスタを第1の水平転送レジスタH1、
他の水平転送レジスタを第2の水平転送レジスタH2と
記す。
Further, two horizontal transfer registers, which are adjacent to the storage section 5 and are common to a large number of vertical transfer registers 4, are arranged in parallel. Where 2
Of the horizontal transfer registers of the book, the horizontal transfer register located on the storage unit 5 side is the first horizontal transfer register H1,
The other horizontal transfer register is referred to as a second horizontal transfer register H2.

【0044】そして、ストレージ部5と第1の水平転送
レジスタH1間には、ストレージ部5における垂直転送
レジスタ4の最終段に転送された信号電荷を第1の水平
転送レジスタH1に転送するための2つの垂直−水平転
送レジスタVH1及びVH2が多数の垂直転送レジスタ
4に対して共通に、かつそれぞれ並列に形成されてい
る。これら2本の垂直−水平転送レジスタVH1及びV
H2には、それぞれ垂直−水平転送パルスφVH1及び
φVH2が供給されるようになっており、これら転送パ
ルスφVH1及びφVH2の供給によって、垂直転送レ
ジスタ4からの信号電荷が第1の水平転送レジスタH1
に転送されることになる。
Between the storage unit 5 and the first horizontal transfer register H1, the signal charges transferred to the final stage of the vertical transfer register 4 in the storage unit 5 are transferred to the first horizontal transfer register H1. Two vertical-horizontal transfer registers VH1 and VH2 are formed in common for a plurality of vertical transfer registers 4 and in parallel with each other. These two vertical-horizontal transfer registers VH1 and VH
Vertical-horizontal transfer pulses φVH1 and φVH2 are supplied to H2, respectively, and the signal charges from the vertical transfer register 4 are supplied to the first horizontal transfer register H1 by the supply of these transfer pulses φVH1 and φVH2.
Will be transferred to.

【0045】また、第1及び第2の水平転送レジスタH
1及びH2間には、第1の水平転送レジスタH1に転送
された信号電荷を選択的に第2の水平転送レジスタH2
側に転送する水平−水平転送レジスタHHが、各水平転
送レジスタH1及びH2に沿って水平方向に延長されて
配されている。この水平−水平転送レジスタHHには、
水平−水平転送パルスφHHGが供給されるようになっ
ており、この転送パルスφHHGの供給によって、第1
の水平転送レジスタH1にある信号電荷が選択的に第2
の水平転送レジスタH2に転送されることになる。
Further, the first and second horizontal transfer registers H
1 and H2, the signal charges transferred to the first horizontal transfer register H1 are selectively supplied to the second horizontal transfer register H2.
The horizontal-horizontal transfer registers HH that are transferred to the side are arranged in the horizontal direction along the horizontal transfer registers H1 and H2. In this horizontal-horizontal transfer register HH,
The horizontal-horizontal transfer pulse φHHG is supplied, and the first transfer pulse φHHG is supplied.
Signal charges in the horizontal transfer register H1 of the second
Will be transferred to the horizontal transfer register H2.

【0046】また、上記第1及び第2の水平転送レジス
タH1及びH2の各最終段には、それぞれ第1及び第2
の出力部6a及び6bが接続されている。これら第1及
び第2の出力部6a及び6bは、各水平転送レジスタH
1及びH2の最終段から転送されてきた信号電荷を電気
信号(例えば電圧信号)に変換する例えばフローティン
グ・ディフュージョンあるいはフローティング・ゲート
等で構成される電荷−電気信号変換部7と、この電荷−
電気信号変換部7にて電気信号の変換が行われた後の信
号電荷を、リセットパルスPrの入力に従ってドレイン
領域Dに掃き捨てるリセットゲートRGと、電荷−電気
信号変換部7からの電気信号を増幅するアンプ8を有し
て構成されている。なお、ドレイン領域Dには電源電圧
Vddが印加されている。
The final stages of the first and second horizontal transfer registers H1 and H2 have first and second stages, respectively.
Output units 6a and 6b are connected. These first and second output units 6a and 6b are connected to each horizontal transfer register H.
1 and H2 for converting the signal charge transferred from the final stage into an electric signal (for example, a voltage signal), for example, a charge-electric signal conversion unit 7 including a floating diffusion or a floating gate, and this charge-
The electric signal from the electric charge-electrical signal conversion unit 7 and the reset gate RG that sweeps out the signal charge after the electric signal conversion is performed in the electric signal conversion unit 7 to the drain region D according to the input of the reset pulse Pr It has an amplifier 8 for amplification. The power supply voltage Vdd is applied to the drain region D.

【0047】上記イメージ部3における垂直転送レジス
タ2上、及び上記ストレージ部5における垂直転送レジ
スタ4上には、図示しないが例えば2層の多結晶シリコ
ン層による4枚の垂直転送電極がそれぞれ絶縁膜を介し
て形成されている。即ち、4枚の垂直転送電極を1組と
して、その組が多数、縦方向に順次配列されて形成され
ている。そして、イメージ部3における4枚の垂直転送
電極には、互いに位相の異なる4つの垂直転送パルスφ
IM1〜φIM4がそれぞれ供給され、ストレージ部5
における4枚の垂直転送電極には、互いに位相の異なる
4つの垂直転送パルスφST1〜φST4がそれぞれ供
給されるようになっている。
On the vertical transfer register 2 in the image part 3 and the vertical transfer register 4 in the storage part 5, four vertical transfer electrodes made of, for example, two layers of polycrystalline silicon are formed as insulating films, although not shown. Is formed through. That is, four vertical transfer electrodes are set as one set, and a large number of the sets are sequentially arranged in the vertical direction. The four vertical transfer electrodes φ in the image section 3 are supplied to the four vertical transfer electrodes φ having different phases.
IM1 to φIM4 are supplied respectively, and the storage unit 5
The four vertical transfer electrodes φST1 to φST4 having different phases from each other are supplied to the four vertical transfer electrodes in FIG.

【0048】これらイメージ部3における垂直転送パル
スφIM1〜φIM4及びストレージ部5における4つ
の垂直転送パルスφST1〜φST4の供給によって、
イメージ部3及びストレージ部5における各垂直転送電
極下のポテンシャル分布が順次変化し、これによって、
信号電荷がそれぞれイメージ部3における垂直転送レジ
スタ2及びストレージ部5における垂直転送レジスタ4
に沿って縦方向(第1の水平レジスタH1側)に転送さ
れることになる。
By supplying the vertical transfer pulses φIM1 to φIM4 in the image section 3 and the four vertical transfer pulses φST1 to φST4 in the storage section 5,
The potential distributions under the vertical transfer electrodes in the image part 3 and the storage part 5 are sequentially changed, and as a result,
The signal charges are respectively transferred to the vertical transfer register 2 in the image part 3 and the vertical transfer register 4 in the storage part 5.
Will be transferred in the vertical direction (on the side of the first horizontal register H1).

【0049】特に、イメージ部3においては、受光部1
に蓄積されている信号電荷を垂直帰線期間において、ま
ず、垂直転送レジスタ2に読出し、その後、この垂直帰
線期間内において、上記垂直転送レジスタ2に転送され
た信号電荷を高速にストレージ部5の垂直転送レジスタ
4に転送する。
Particularly, in the image section 3, the light receiving section 1
In the vertical blanking period, the signal charges accumulated in the vertical transfer register 2 are first read into the vertical transfer register 2, and then in the vertical blanking period, the signal charges transferred to the vertical transfer register 2 are quickly stored in the storage unit 5. To the vertical transfer register 4.

【0050】ストレージ部5は、垂直帰線期間において
垂直転送レジスタ4に転送された信号電荷を、その後の
水平帰線期間において1行単位に第1の水平転送レジス
タH1側に転送する。これによって、垂直転送レジスタ
4の最終段にあった信号電荷は、2つの垂直−水平転送
レジスタVH1及びVH2を経て、まず、第1の水平転
送レジスタH1に転送され、そのうち、例えば偶数列に
関する信号電荷が、水平−水平転送レジスタHHを介し
て第2の水平転送レジスタH2に転送される。
The storage section 5 transfers the signal charges transferred to the vertical transfer register 4 in the vertical blanking period to the first horizontal transfer register H1 side by row in the subsequent horizontal blanking period. As a result, the signal charges in the final stage of the vertical transfer register 4 are first transferred to the first horizontal transfer register H1 via the two vertical-horizontal transfer registers VH1 and VH2. The charges are transferred to the second horizontal transfer register H2 via the horizontal-horizontal transfer register HH.

【0051】そして、次の水平走査期間において、第1
及び第2の水平転送レジスタH1及びH2上に形成され
た例えば2層の多結晶シリコン層による水平転送電極へ
の互いに位相の異なる2相の水平転送パルスφH1及び
φH2の印加によって、信号電荷が順次対応する出力部
6a及び6b側の電荷−電気信号変換部7に転送され、
各電荷−電気信号変換部7において電気信号に変換され
て、それぞれアンプ8を介して対応する出力端子9より
撮像信号S1及びS2として取り出されることになる。
Then, in the next horizontal scanning period, the first
And by applying two-phase horizontal transfer pulses φH1 and φH2 of two different phases to the horizontal transfer electrodes formed of, for example, two layers of polycrystalline silicon formed on the second horizontal transfer registers H1 and H2, signal charges are sequentially applied. Transferred to the corresponding charge-electric signal converter 7 on the side of the output units 6a and 6b,
It is converted into an electric signal in each electric charge-electrical signal converter 7, and is taken out as the image pickup signals S1 and S2 from the corresponding output terminal 9 via the amplifier 8, respectively.

【0052】ここで、このイメージセンサの受光部1周
辺の断面をみると、図2に示すように、例えばn形のシ
リコン基板11にp形不純物(例えばボロン(B))の
導入によるp形の埋め込みウェル領域12と、上記受光
部1を形成するためのn形の不純物拡散領域13と、垂
直転送レジスタ2を構成するn形の転送チャネル領域1
4並びにp形のチャネルストッパ領域15が形成され、
更に上記n形の不純物拡散領域13の表面にp形の正電
荷蓄積領域16が形成され、n形の転送チャネル領域1
4の直下にスミアの低減を目的とした第2のp形ウェル
領域17がそれぞれ形成されている。なお、n形の不純
物拡散領域13と転送チャネル領域14間のp形領域1
7は、読出しゲート部RGを構成する。
Here, looking at the cross section around the light receiving portion 1 of this image sensor, as shown in FIG. 2, for example, a p-type impurity is introduced into an n-type silicon substrate 11 by introducing a p-type impurity (for example, boron (B)). Embedded well region 12, an n-type impurity diffusion region 13 for forming the light receiving portion 1, and an n-type transfer channel region 1 forming the vertical transfer register 2.
4 and p-type channel stopper regions 15 are formed,
Further, a p-type positive charge storage region 16 is formed on the surface of the n-type impurity diffusion region 13, and the n-type transfer channel region 1 is formed.
The second p-type well regions 17 for the purpose of reducing the smear are formed immediately below the layers 4, respectively. The p-type region 1 between the n-type impurity diffusion region 13 and the transfer channel region 14
Reference numeral 7 constitutes the read gate portion RG.

【0053】また、このイメージセンサは、図示するよ
うに、n形シリコン基板11の表面にp形の埋め込みウ
ェル領域12を形成して、この埋め込みウェル領域12
よりも浅い位置に上記受光部1を構成するn形の不純物
拡散領域13を形成することで、いわゆる電子シャッタ
の機能を有するように構成されている。
In this image sensor, as shown in the figure, a p-type buried well region 12 is formed on the surface of an n-type silicon substrate 11, and the buried well region 12 is formed.
By forming the n-type impurity diffusion region 13 forming the light receiving portion 1 at a position shallower than the above, it is configured to have a so-called electronic shutter function.

【0054】即ち、シリコン基板11に供給される基板
電位をシャッタパルスに同期して高レベルにすることに
より、p形の埋め込みウェル領域12におけるポテンシ
ャル障壁(オーバーフローバリア)が下がり、受光部1
に蓄積された電荷(この場合、電子)が上記オーバーフ
ローバリアを越えて縦方向、即ちシリコン基板11側に
掃き捨てられることになる。これにより、シャッタパル
スの最終印加時点から電荷読出し時点までの期間が実質
的な露光期間となり、残像等の不都合を防止することが
できるようになっている。
That is, by setting the substrate potential supplied to the silicon substrate 11 to the high level in synchronization with the shutter pulse, the potential barrier (overflow barrier) in the p-type buried well region 12 is lowered and the light receiving portion 1
The electric charges (electrons in this case) accumulated in the above will be swept away in the vertical direction, that is, toward the silicon substrate 11 side, beyond the overflow barrier. As a result, the period from the final application time of the shutter pulse to the electric charge read time becomes a substantial exposure period, and it is possible to prevent inconveniences such as an afterimage.

【0055】また、このイメージセンサにおいては、上
記n形の不純物拡散領域13とp形の埋め込みウェル領
域12とのpn接合によるフォトダイオード,n形の不
純物拡散領域13と読出しゲート部RGとのpn接合に
よるフォトダイオード,n形の不純物拡散領域13とチ
ャネルストッパ領域15とのpn接合によるフォトダイ
オード、並びにn形の不純物拡散領域13とp形の正孔
蓄積領域16とのpn接合によるフォトダイオードによ
って受光部1(光電変換部)が構成され、この受光部1
が多数個マトリクス状に配列されて撮像領域が形成され
ている。そして、カラー撮像方式の場合、上記受光部1
に対応して形成される色フィルタ(三原色フィルタや補
色フィルタ)の配色などの関係によって、例えば互いに
隣接する4つの受光部1にて1つの画素を構成するよう
になっている。
Further, in this image sensor, a photodiode is formed by a pn junction between the n-type impurity diffusion region 13 and the p-type buried well region 12, and a pn between the n-type impurity diffusion region 13 and the read gate portion RG. A photodiode having a junction, a photodiode having a pn junction of the n-type impurity diffusion region 13 and the channel stopper region 15, and a photodiode having a pn junction of the n-type impurity diffusion region 13 and the p-type hole accumulation region 16. A light receiving unit 1 (photoelectric conversion unit) is configured, and this light receiving unit 1
Are arranged in a matrix to form an imaging region. In the case of a color image pickup system, the light receiving unit 1
Depending on the color arrangement of the color filters (three primary color filters or complementary color filters) formed corresponding to the above, for example, four pixels adjacent to each other form one pixel.

【0056】また、転送チャネル領域14,チャネルス
トッパ領域15及び読出しゲート部RG上に、例えばS
iO2 からなるゲート絶縁膜18を介して1層目の多結
晶シリコン層及び2層目の多結晶シリコン層による4つ
の転送電極が形成され、これら 転送チャネル領域1
4,ゲート絶縁膜18及び転送電極によって垂直転送レ
ジス タ2が構成される。なお、図2の断面図において
は、転送電極として例えば1層 目の多結晶シリコン層
による転送電極(垂直転送パルスφIM1が印加され
る)19のみを示してある。
On the transfer channel region 14, channel stopper region 15 and read gate portion RG, for example, S
Four transfer electrodes composed of the first-layer polycrystalline silicon layer and the second-layer polycrystalline silicon layer are formed through the gate insulating film 18 made of iO 2 , and these transfer channel regions 1
4, the gate insulating film 18 and the transfer electrode constitute the vertical transfer register 2. Note that, in the cross-sectional view of FIG. 2, only the transfer electrode (to which the vertical transfer pulse φIM1 is applied) 19 made of, for example, the first polycrystalline silicon layer is shown as the transfer electrode.

【0057】上記転送電極19の表面には、熱酸化によ
るシリコン酸化膜(SiO2 膜)20が形成されてお
り、この転送電極19を含む全面にはPSG膜21が形
成され、更にこのPSG膜21上に、下層の転送電極1
9を覆うように遮光用のAl膜22(Al遮光膜と記
す)が形成され、このAl遮光膜22を含む全面にCV
D法によるSiN膜23が形成されている。
A silicon oxide film (SiO 2 film) 20 formed by thermal oxidation is formed on the surface of the transfer electrode 19, a PSG film 21 is formed on the entire surface including the transfer electrode 19, and the PSG film is further formed. 21 on the lower transfer electrode 1
A light-shielding Al film 22 (referred to as an Al light-shielding film) is formed so as to cover 9 and the CV is formed on the entire surface including the Al light-shielding film 22.
The SiN film 23 is formed by the D method.

【0058】上記Al遮光膜22は、受光部1上におい
て選択的にエッチング除去されており、光は、このエッ
チング除去によって形成された開口22aを通じて受光
部1内に入射されるようになっている。
The Al light-shielding film 22 is selectively etched and removed on the light receiving portion 1, and light is made to enter the light receiving portion 1 through the opening 22a formed by this etching removal. .

【0059】なお、図2の断面図においては、簡単のた
め、Al遮光膜22上の平坦化膜,色フィルタ及びマイ
クロ集光レンズなどは省略してある。
In the sectional view of FIG. 2, for simplicity, the flattening film on the Al light-shielding film 22, the color filter, the micro condenser lens, etc. are omitted.

【0060】そして、この実施例に係るイメージセンサ
においては、p形の埋め込みウェル領域12の深さ方向
が、受光部1下、読出しゲート部RG下及び垂直転送レ
ジスタ2下において、それぞれ異なったものとなってお
り、特に、受光部1下においては、該受光部1を3次元
的に包み込むように上記埋め込みウェル領域12が形成
されている。
In the image sensor according to this embodiment, the depth direction of the p-type buried well region 12 is different under the light receiving portion 1, under the read gate portion RG and under the vertical transfer register 2. Particularly, below the light receiving portion 1, the buried well region 12 is formed so as to wrap the light receiving portion 1 three-dimensionally.

【0061】ここで具体的に、上記実施例に係るイメー
ジセンサの製造方法を図3及び図4の製造工程図に基づ
いて説明する。なお、図2と対応するものについては同
符号を記す。
Now, a method of manufacturing the image sensor according to the above embodiment will be specifically described with reference to the manufacturing process diagrams of FIGS. 3 and 4. The same reference numerals are given to those corresponding to FIG.

【0062】まず、図3Aに示すように、n形のシリコ
ン基板11内に、イオン注入用絶縁膜31を介してp形
の不純物(例えばボロン(B))を例えばイオン注入に
より導入して、表面まで達するp形のウェル領域32を
形成する。
First, as shown in FIG. 3A, p-type impurities (for example, boron (B)) are introduced into the n-type silicon substrate 11 through the insulating film 31 for ion implantation by, for example, ion implantation, A p-type well region 32 reaching the surface is formed.

【0063】次に、図3Bに示すように、上記p形ウェ
ル領域32に、p形の不純物(例えばボロン(B))を
例えばイオン注入により選択的に導入して、p形ウェル
領域32の表面に高濃度のp形のチャネルストッパ領域
15を形成し、その後、再度p形の不純物をイオン注入
により選択的に導入して第2のp形ウェル領域17を形
成する。その後、上記第2のp形ウェル領域17の表面
にn形の不純物(例えばリン(P)や砒素(As)等)
を例えばイオン注入により選択的に導入して、第2のp
形ウェル領域17の表面にn形の転送チャネル領域14
を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a p-type impurity (for example, boron (B)) is selectively introduced into the p-type well region 32 by, for example, ion implantation to form a p-type well region 32. A high-concentration p-type channel stopper region 15 is formed on the surface, and then p-type impurities are selectively introduced again by ion implantation to form a second p-type well region 17. After that, n-type impurities (such as phosphorus (P) and arsenic (As)) are formed on the surface of the second p-type well region 17.
Is selectively introduced by, for example, ion implantation, and the second p
N-type transfer channel region 14 on the surface of the well region 17
To form.

【0064】次に、図3Cに示すように、イオン注入用
絶縁膜31を除去した後、転送チャネル領域14上に例
えばSiO2 等からなるゲート絶縁膜18を形成し、そ
の後、このゲート絶縁膜18を介して多結晶シリコン層
による転送電極19を形成する。その後、熱酸化を施し
て転送電極19の表面に薄い熱酸化膜(SiO2 膜)2
0を形成する。なお、上記ゲート絶縁膜18は、上記の
ようにシリコン基板11に対する熱酸化によって形成し
てもよく、CVD法にて被着形成するようにしてもよ
い。
Next, as shown in FIG. 3C, after removing the ion implantation insulating film 31, a gate insulating film 18 made of, for example, SiO 2 is formed on the transfer channel region 14, and then this gate insulating film is formed. A transfer electrode 19 made of a polycrystalline silicon layer is formed via 18. Then, thermal oxidation is performed to form a thin thermal oxide film (SiO 2 film) 2 on the surface of the transfer electrode 19.
Form 0. The gate insulating film 18 may be formed by thermal oxidation of the silicon substrate 11 as described above, or may be formed by deposition by the CVD method.

【0065】次に、図4Aに示すように、転送電極19
をマスクとして上記P形ウェル領域32よりも深い位置
にp形の不純物(例えばボロン(B))を注入エネルギ
ーが1MeV以上の高エネルギーによるイオン注入によ
り導入して、シリコン基板11内にp形の埋め込みウェ
ル領域12を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, the transfer electrode 19
Is used as a mask to introduce a p-type impurity (for example, boron (B)) into the silicon substrate 11 at a position deeper than the P-type well region 32 by ion implantation with high energy with an implantation energy of 1 MeV or more. The buried well region 12 is formed.

【0066】この場合、転送チャネル領域14上に転送
電極19が存在することから、転送チャネル領域14下
への不純物導入は、上記転送電極19を通して行なわれ
ることになり、転送チャネル領域14下における不純物
導入位置は、転送電極19の厚みの関係から受光部1と
なる部分下における不純物導入位置よりも浅い位置とな
る。
In this case, since the transfer electrode 19 is present on the transfer channel region 14, the impurities are introduced below the transfer channel region 14 through the transfer electrode 19, and the impurity under the transfer channel region 14 is introduced. The introduction position is shallower than the impurity introduction position below the portion that becomes the light receiving portion 1 due to the thickness of the transfer electrode 19.

【0067】従って、上記埋め込みウェル領域12は、
受光部1となる部分,読出しゲート部RGとなる部分及
び転送チャネル領域14下において連続的に形成され、
しかも、その深さ方向は各部分下においてそれぞれ異な
ることとなる。
Therefore, the buried well region 12 is
The light receiving portion 1, the read gate portion RG, and the transfer channel region 14 are continuously formed below the portion.
Moreover, the depth direction is different under each part.

【0068】また、読出しゲート部RGとなる部分及び
チャネルストッパ領域15に対応する部分においては、
転送電極19の形成端が存在することから、上記埋め込
みウェル領域12の形成状態は、側面(断面)からみて
傾斜した状態となる。即ち、図示の例では、埋め込みウ
ェル領域12は、受光部1となる部分に対応した部分が
最も深く、転送チャネル領域14に対応した部分が最も
浅く形成され、上記チャネルストッパ領域15及び読出
しゲート部RGに対応する部分がこれら浅い位置と深い
位置に形成された埋め込みウェル領域12を連通させる
ような形(傾斜状態)に形成されることになる。
Further, in the portion which becomes the read gate portion RG and the portion which corresponds to the channel stopper region 15,
Since the transfer electrode 19 is formed at the end, the buried well region 12 is formed in an inclined state when viewed from the side surface (cross section). That is, in the illustrated example, the buried well region 12 is formed such that the portion corresponding to the light receiving portion 1 is deepest and the portion corresponding to the transfer channel region 14 is shallowest, so that the channel stopper region 15 and the read gate portion are formed. The portion corresponding to RG is formed in a shape (inclined state) that allows the buried well regions 12 formed at the shallow position and the deep position to communicate with each other.

【0069】また、図示しないが、選択酸化等によって
素子分離がなされている場合は、その素子分離に係るフ
ィールド絶縁層下にも該絶縁層の厚みに応じた深さの位
置に埋め込みウェル領域12が形成されることになる。
Although not shown, when element isolation is performed by selective oxidation or the like, the buried well region 12 is also formed below the field insulating layer related to the element isolation at a position corresponding to the thickness of the insulating layer. Will be formed.

【0070】なお、上記不純物のイオン注入において
は、シリコン基板11の表面に形成されたゲート絶縁膜
18がイオン注入による照射損傷を吸収するためのバッ
ファ層として機能する。
In the ion implantation of the impurities, the gate insulating film 18 formed on the surface of the silicon substrate 11 functions as a buffer layer for absorbing irradiation damage caused by the ion implantation.

【0071】ここで、上記高エネルギーイオン注入にお
ける注入エネルギーは、本実施例に係るイメージセンサ
が可視光を受光する素子である場合は、可視光長波長限
界(約800nm)により決定する。例えば、質量が小
さいボロン(B)の場合、約1MeV(注入ピークは基
板表面より約1.7μm)である。
Here, the implantation energy in the high energy ion implantation is determined by the visible light long wavelength limit (about 800 nm) when the image sensor according to the present embodiment is an element that receives visible light. For example, in the case of boron (B) having a small mass, it is about 1 MeV (the injection peak is about 1.7 μm from the substrate surface).

【0072】イメージセンサとして長波長感度を十分得
るためには、ボロン(B)の場合、約3MeV(注入ピ
ークは約3.8μm)であることが望ましい。また、赤
外線受光用の素子であれば注入エネルギーは高くなる
し、紫外線やX線受光用の素子であれば、当然注入エネ
ルギーは低くなる。
In order to obtain a sufficiently long wavelength sensitivity as an image sensor, in the case of boron (B), it is desirable that it is about 3 MeV (the injection peak is about 3.8 μm). In addition, if the element is an infrared ray receiving element, the implantation energy will be high, and if it is an ultraviolet ray or X-ray receiving element, the implantation energy will naturally be low.

【0073】次に、図4Bに示すように、転送電極19
をマスクとしてP形のウェル領域32の表面に、n形の
不純物(例えばリン(P)又は砒素(As))をイオン
注入により選択的に導入して、P形のウェル領域32の
表面にn形の不純物拡散領域13を形成する。その後、
再び上記転送電極19をマスクとして今度はP形の不純
物(例えばボロン(B))をイオン注入により選択的に
導入して、n形の不純物拡散領域13の表面にp形の正
孔蓄積領域16を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the transfer electrode 19
Is used as a mask to selectively introduce an n-type impurity (for example, phosphorus (P) or arsenic (As)) into the surface of the P-type well region 32 by ion implantation so that n-type impurities are introduced into the surface of the P-type well region 32. Form the impurity diffusion region 13. afterwards,
Again using the transfer electrode 19 as a mask, P-type impurities (for example, boron (B)) are selectively introduced by ion implantation, and the p-type hole accumulation region 16 is formed on the surface of the n-type impurity diffusion region 13. To form.

【0074】次に、図4Cに示すように、全面に層間絶
縁膜であるPSG膜21を厚み200〜400nm程
度、例えばCVD法により堆積する。その後、全面にA
l遮光膜22を形成した後、例えば垂直モードによるR
IE(反応性イオンエッチング)でAl遮光膜22をパ
ターニングして受光部開口22aを形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, a PSG film 21 which is an interlayer insulating film is deposited on the entire surface to a thickness of about 200 to 400 nm, for example, by the CVD method. After that, A over the entire surface
l After forming the light-shielding film 22, for example, R in the vertical mode
The light-shielding portion opening 22a is formed by patterning the Al light-shielding film 22 by IE (reactive ion etching).

【0075】そして、図2に示すように、Al遮光膜2
2を含む全面に表面保護用のシリコン窒化膜23を厚み
300〜500nm程度、例えばCVD法にて成膜す
る。このシリコン窒化膜23及び下層のPSG膜21に
て受光部1上のパッシベーション膜が構成されることに
なる。これ以降の工程は通常のCCDプロセスと同じで
あるため、その説明は省略する。
Then, as shown in FIG.
A silicon nitride film 23 for surface protection is formed on the entire surface including 2 by a CVD method with a thickness of about 300 to 500 nm. The silicon nitride film 23 and the lower PSG film 21 form a passivation film on the light receiving portion 1. Since the subsequent steps are the same as the normal CCD process, the description thereof will be omitted.

【0076】このように、上記実施例に係るイメージセ
ンサにおいては、受光部1下に形成されるp形の埋め込
みウェル領域12の形成を、シリコン基板11上にゲー
ト絶縁膜18を介して形成された転送電極19を通して
p形の不純物を高エネルギーイオン注入にてシリコン基
板11中に導入することにより行なうようにしている。
As described above, in the image sensor according to the above embodiment, the p-type buried well region 12 formed under the light receiving portion 1 is formed on the silicon substrate 11 via the gate insulating film 18. The p-type impurity is introduced into the silicon substrate 11 by high-energy ion implantation through the transfer electrode 19.

【0077】この埋め込みウェル領域12は、受光部1
に蓄積される信号電荷に対するポテンシャルバリア、即
ち、信号電荷の蓄積量を規制・制御するためのオーバー
フロバリアとして機能する領域となる。
The buried well region 12 is used as the light receiving portion 1.
Is a region that functions as a potential barrier against the signal charges accumulated in the above, that is, an overflow barrier for regulating / controlling the accumulation amount of the signal charges.

【0078】この場合、上記埋め込みウェル領域12の
深さ方向が各部に対応して異なるようになっているた
め、この埋め込みウェル領域12は、受光部1、読出し
ゲート部RG及び垂直転送レジスタ2の各特性に応じた
機能を有することになる。
In this case, since the depth direction of the buried well region 12 is different corresponding to each part, the buried well region 12 includes the light receiving part 1, the read gate part RG and the vertical transfer register 2. It will have the function according to each characteristic.

【0079】具体的には、埋め込みウェル領域12が受
光部1の下部において該受光部1を包むように形成され
ることになり、図5及び図6に示すように、上記埋め込
みウェル領域12にて形成されるポテンシャル井戸は、
従来の場合(図9及び図10参照)と比して深くなり、
そのオーバーフローバリアOBのポテンシャル勾配は急
峻な特性を有することになる。
Specifically, the buried well region 12 is formed below the light receiving portion 1 so as to surround the light receiving portion 1, and as shown in FIGS. The potential well formed is
It becomes deeper than the conventional case (see FIGS. 9 and 10),
The potential gradient of the overflow barrier OB has a steep characteristic.

【0080】その結果、受光部1にて蓄積される信号電
荷の蓄積量(最大信号電荷蓄積量)を増やすことがで
き、信号電荷の熱運動エネルギーの関係からオーバーフ
ローバリアOBの頂点を超える信号電荷は、確実に基板
11側に流出することになる。これは、信号電荷がポテ
ンシャル井戸一杯になるまで蓄積されても、ポテンシャ
ル勾配が急なため、信号電荷が溢れやすく一定量以上の
信号電荷を蓄積しにくいためである。つまり、熱運動エ
ネルギーにより、ポテンシャルバリアを飛び越えて基板
11側に流出しはじめる値(しきい値)に近いポテンシ
ャルを有する信号電荷を蓄積する能力が従来よりも低い
ものとなる。
As a result, the amount of signal charges accumulated in the light receiving portion 1 (maximum amount of signal charges accumulated) can be increased, and the signal charges exceeding the apex of the overflow barrier OB can be obtained due to the thermal kinetic energy of the signal charges. Will surely flow to the substrate 11 side. This is because even if the signal charges are accumulated until the potential well is full, the potential gradient is steep, and thus the signal charges easily overflow and it is difficult to accumulate a certain amount or more of the signal charges. That is, due to the thermal kinetic energy, the ability to accumulate signal charges having a potential close to the value (threshold value) that jumps over the potential barrier and starts to flow to the substrate 11 side is lower than in the conventional case.

【0081】そのため、受光部1の光電変換特性上、ニ
ー(knee)点以上の非線形特性領域における信号電
荷は受光部1に蓄積されないことになり、しかも、線形
特性領域の範囲を大きくとることが可能となるため、飽
和光量以上に対する蓄積電荷量の入射光量依存性が良好
になり、感度の向上を図ることができる。
Therefore, due to the photoelectric conversion characteristics of the light receiving portion 1, the signal charges in the non-linear characteristic region above the knee point are not accumulated in the light receiving portion 1, and the range of the linear characteristic region can be made large. Since this is possible, the dependency of the accumulated charge amount on the incident light amount with respect to the saturated light amount or more becomes good, and the sensitivity can be improved.

【0082】そして、上述のことから、大光量の光が入
射した場合に、信号電荷が読出しゲート部RGを超えて
垂直転送レジスタ2側に流出するという現象が抑制さ
れ、ブルーミング(電荷溢れ)耐性が改善され大きくす
ることが可能となる。
From the above description, when a large amount of light is incident, the phenomenon that the signal charges flow out to the vertical transfer register 2 side beyond the read gate portion RG is suppressed, and blooming (charge overflow) resistance is suppressed. Can be improved and increased.

【0083】また、信号電荷は、受光部1においてオー
バーフローバリアOB以上に蓄積されることがないた
め、垂直転送レジスタ2にて転送する信号電荷量も、予
め受光部1に蓄えられる最大蓄積電荷量に合わせれば良
く、それほど大きくする必要がない。そのため、垂直転
送レジスタ及び水平転送レジスタを構成する転送チャネ
ル領域の形成が容易になり、該レジスタでの取り扱い電
荷量も小さくて済む。
Further, since the signal charges are not accumulated in the light receiving portion 1 beyond the overflow barrier OB, the signal charge amount transferred by the vertical transfer register 2 is also the maximum accumulated charge amount stored in the light receiving portion 1 in advance. It doesn't have to be so large. Therefore, the transfer channel regions forming the vertical transfer register and the horizontal transfer register can be easily formed, and the amount of charge handled by the register can be small.

【0084】また、転送電極19を通しての1回の高エ
ネルギーイオン注入によって、各部の機能に応じた深さ
の埋め込みウェル領域12を形成することができるた
め、従来の複数枚のマスクを用いたイオン注入にて形成
する場合と比して、製造工程の簡略化及び工数削減を有
効に図ることができる。
Further, since the buried well region 12 having a depth corresponding to the function of each part can be formed by one-time high-energy ion implantation through the transfer electrode 19, ions using a conventional plurality of masks are used. Compared with the case of forming by implantation, it is possible to effectively simplify the manufacturing process and reduce the number of steps.

【0085】上記実施例に係るイメージセンサにおいて
は、フレーム・インターライン転送(FIT)方式のイ
メージセンサに適用した例を示したが、その他、インタ
ーライン転送(IT)方式のイメージセンサにも適用さ
せることができる。この場合、図1で示すストレージ部
5を省略して構成すればよい。その他、多数の受光部1
が一次元的に配列され、これら受光部列とCCDにて構
成された転送レジスタとの間に読出しゲートが配された
いわゆるラインセンサーにも適用させることができる。
In the image sensor according to the above-mentioned embodiment, the example applied to the image sensor of the frame / interline transfer (FIT) system is shown, but it is also applied to the image sensor of the interline transfer (IT) system. be able to. In this case, the storage unit 5 shown in FIG. 1 may be omitted. In addition, many light receiving parts 1
Can also be applied to a so-called line sensor in which the read gates are arranged between these light receiving section arrays and the transfer registers formed of CCDs.

【0086】また、固体撮像素子のほか、下層に埋め込
み領域を有するMOS−FETや、例えばコレクタ抵抗
の低減化等を目的とした埋め込み領域を有するpnpト
ランジスタ又はnpnトランジスタにおいても同様に適
用させることができる。例えば、MOS−FETの場合
は、基板上に素子分離用の選択酸化によるフィールド絶
縁層の形成、そして、ゲート絶縁膜を介しての例えば多
結晶シリコン層によるゲート電極の形成後に、高エネル
ギーイオン注入によって、基板内に埋め込み領域を形成
することで実現させることができる。
In addition to the solid-state imaging device, the same can be applied to a MOS-FET having a buried region in the lower layer, a pnp transistor or an npn transistor having a buried region for the purpose of reducing collector resistance, for example. it can. For example, in the case of a MOS-FET, high-energy ion implantation is performed after formation of a field insulating layer on the substrate by selective oxidation for element isolation, and formation of a gate electrode of, for example, a polycrystalline silicon layer via a gate insulating film. Can be realized by forming an embedded region in the substrate.

【0087】[0087]

【発明の効果】上述のように、請求項1記載又は請求項
2記載の本発明に係る半導体装置によれば、半導体基板
上に形成される半導体素子を構成する各機能部の特性に
応じた位置に埋め込み領域を存在させることが可能とな
る。その結果、半導体基板中に形成される埋め込み領域
の機能を、基板上に形成される半導体素子の各機能部に
対応したものにすることができ、上記埋め込み領域の機
能を十分に発揮させることが可能となる。
As described above, according to the semiconductor device of the present invention as defined in claim 1 or claim 2, it is possible to meet the characteristics of each functional portion constituting the semiconductor element formed on the semiconductor substrate. It becomes possible to have an embedded region at the position. As a result, the function of the embedded region formed in the semiconductor substrate can be made to correspond to each functional part of the semiconductor element formed on the substrate, and the function of the embedded region can be sufficiently exhibited. It will be possible.

【0088】また、請求項3記載〜請求項5記載の本発
明に係る半導体装置によれば、受光部、読出しゲート部
及び電荷転送部の各特性に応じた機能を有する埋め込み
領域を形成することが可能となり、受光部にて蓄積され
る信号電荷の蓄積量(最大信号電荷蓄積量)を増やすこ
とができ、しかも、飽和光量以上に対する蓄積電荷量の
入射光量依存性が良好になり、感度の向上を図ることが
できる。
According to the semiconductor device of the present invention as defined in claims 3 to 5, an embedded region having a function corresponding to each characteristic of the light receiving portion, the read gate portion and the charge transfer portion is formed. It is possible to increase the amount of signal charges accumulated in the light receiving part (maximum amount of signal charges accumulated), and moreover, the incident light amount dependency of the accumulated charge amount with respect to the saturated light amount or more is improved, and the sensitivity is improved. It is possible to improve.

【0089】また、請求項6記載の本発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、埋め込み領域は、深さ方向に
変化を有することになり、半導体素子を構成する各機能
部の特性に応じた位置に埋め込み領域を形成することが
可能となる。その結果、半導体基板中に形成される埋め
込み領域の機能を、基板上に形成される半導体素子の各
機能部に対応したものにすることができ、上記埋め込み
領域の機能を十分に発揮させることが可能となる。ま
た、半導体基板上に形成される半導体素子のデバイス特
性向上のための不純物導入回数を低減することができ、
製造工程の簡略化及び工数削減を図ることができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention as defined in claim 6, the buried region has a change in the depth direction, which depends on the characteristics of each functional portion constituting the semiconductor element. It becomes possible to form a buried region at a different position. As a result, the function of the embedded region formed in the semiconductor substrate can be made to correspond to each functional part of the semiconductor element formed on the substrate, and the function of the embedded region can be sufficiently exhibited. It will be possible. In addition, it is possible to reduce the number of impurity introductions for improving the device characteristics of the semiconductor element formed on the semiconductor substrate,
It is possible to simplify the manufacturing process and reduce the number of steps.

【0090】また、請求項7記載の本発明に係る半導体
装置の製造方法によれば、埋め込み領域が深さ方向に変
化を有することになり、固体撮像素子を構成する各機能
部の特性に応じた位置に埋め込み領域が形成されること
になる。これにより、受光部にて蓄積される信号電荷の
蓄積量(最大信号電荷蓄積量)を増やすことができ、し
かも、飽和光量以上に対する蓄積電荷量の入射光量依存
性が良好になり、感度の向上を図ることができる。ま
た、各機能部の特性を向上させるための複数回にわたる
不純物導入を最小限に抑えることが可能となるため、特
性向上のための工程が大幅に低減され、製造工程の低減
化及び工数の削減化を実現させることが可能となる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention as defined in claim 7, the embedded region has a change in the depth direction, which depends on the characteristics of each functional portion forming the solid-state image pickup device. A buried region will be formed at the open position. As a result, the amount of signal charges accumulated in the light receiving portion (maximum amount of signal charges accumulated) can be increased, and moreover, the dependency of the accumulated charge amount on the incident light amount with respect to the saturated light amount or more is improved, and the sensitivity is improved. Can be achieved. In addition, it is possible to minimize the introduction of impurities multiple times to improve the characteristics of each functional unit, so the steps for improving the characteristics are significantly reduced, and the manufacturing process and man-hours are reduced. Can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体装置を例えばフレーム・イ
ンターライン転送(FIT)方式のCCDイメージセン
サに適用した実施例(以下、実施例に係るイメージセン
サと記す)を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment (hereinafter, referred to as an image sensor according to the embodiment) in which a semiconductor device according to the present invention is applied to a CCD image sensor of a frame interline transfer (FIT) system, for example.

【図2】本実施例に係るイメージセンサの受光部とその
周辺部分の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a light receiving portion and its peripheral portion of the image sensor according to the present embodiment.

【図3】本実施例に係るイメージセンサの製造方法を示
す工程図(その1)である。
FIG. 3 is a process diagram (1) showing the method for manufacturing the image sensor according to the embodiment.

【図4】本実施例に係るイメージセンサの製造方法を示
す工程図(その2)である。
FIG. 4 is a process diagram (2) showing the method of manufacturing the image sensor according to the embodiment.

【図5】図2におけるA−A’線上のポテンシャル分布
を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a potential distribution on the line AA ′ in FIG.

【図6】図2におけるB−B’線上のポテンシャル分布
を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a potential distribution on the line BB ′ in FIG.

【図7】従来の埋め込み領域の形成方法を示す断面図で
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional method of forming a buried region.

【図8】従来例に係るイメージセンサの受光部とその周
辺部分の構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a light receiving portion and its peripheral portion of an image sensor according to a conventional example.

【図9】図8におけるA−A’線上のポテンシャル分布
を示す特性図である。
9 is a characteristic diagram showing a potential distribution on the line AA 'in FIG.

【図10】図8におけるB−B’線上のポテンシャル分
布を示す特性図である。
10 is a characteristic diagram showing a potential distribution on the line BB ′ in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光部 2 垂直転送レジスタ 11 n形のシリコン基板 12 p形の埋め込みウェル領域 14 n形の転送チャネル領域 15 p形のチャネルストッパ領域 16 p形の正孔蓄積領域 18 ゲート絶縁膜 19 転送電極 22 Al遮光膜 RG 読出しゲート部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light receiving part 2 Vertical transfer register 11 n-type silicon substrate 12 p-type buried well region 14 n-type transfer channel region 15 p-type channel stopper region 16 p-type hole accumulation region 18 gate insulating film 19 transfer electrode 22 Al light shielding film RG Read gate section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/04 102 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H04N 1/04 102

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板内に面方向に形成される埋め
込み領域が深さ方向に変化を有することを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor device characterized in that a buried region formed in a semiconductor substrate in a plane direction has a change in a depth direction.
【請求項2】 上記埋め込み領域は、上記半導体基板上
に形成される半導体素子のデバイス特性に対応して深さ
方向に変化を有することを特徴とする請求項1記載の半
導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buried region has a change in a depth direction corresponding to device characteristics of a semiconductor element formed on the semiconductor substrate.
【請求項3】 上記埋め込み領域は、蓄積期間に被写体
からの入射光をその光量に応じた量の信号電荷に光電変
換する受光部と、電荷転送期間に上記信号電荷を出力側
に転送する電荷転送部と、読出し期間に上記受光部に蓄
積されている上記信号電荷を上記電荷転送部に転送する
読出しゲート部とを有する固体撮像素子における上記信
号電荷に対するポテンシャルバリアとして機能するウェ
ル領域であり、かつ深さ方向が各部に対応して異なるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。
3. The embedded region includes a light receiving portion for photoelectrically converting incident light from a subject into a signal charge of an amount corresponding to the amount of light in the accumulation period, and a charge for transferring the signal charge to an output side during the charge transfer period. A well region that functions as a potential barrier against the signal charge in a solid-state imaging device having a transfer unit and a read gate unit that transfers the signal charge accumulated in the light receiving unit to the charge transfer unit during a read period, 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the depth direction is different for each part.
【請求項4】 上記半導体素子が、蓄積期間に被写体か
らの入射光をその光量に応じた量の信号電荷に光電変換
する受光部と、電荷転送期間に上記信号電荷を出力側に
転送する電荷転送部と、読出し期間に上記受光部に蓄積
されている上記信号電荷を上記電荷転送部に転送する読
出しゲート部とを有する固体撮像素子であって、上記埋
め込み領域が、上記信号電荷に対するポテンシャルバリ
アとして機能するウェル領域であり、かつ深さ方向が各
部に対応して異なることを特徴とする請求項2記載の半
導体装置。
4. The light receiving portion in which the semiconductor element photoelectrically converts incident light from a subject into a signal charge of an amount corresponding to the amount of light in a storage period, and a charge that transfers the signal charge to an output side in a charge transfer period. A solid-state imaging device having a transfer section and a read gate section for transferring the signal charge accumulated in the light receiving section to the charge transfer section during a read period, wherein the embedded region is a potential barrier against the signal charge. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the semiconductor device functions as a well region, and the depth direction is different corresponding to each part.
【請求項5】 上記受光部は、少なくとも上記ウェル領
域を構成する上記埋め込み領域と該埋め込み領域から表
面側に形成された第1導電形の不純物拡散領域とのpn
接合を有して構成され、 上記読出しゲート部は、上記埋め込み領域から表面側に
連続形成された別の第2導電形の不純物拡散領域にて構
成され、 上記電荷転送部は、上記埋め込み領域から表面に上記連
続形成された上記別の第2導電形の不純物拡散領域を介
してその表面側に形成された第1導電形の不純物拡散領
域を有して構成されていることを特徴とする請求項3又
は4記載の半導体装置。
5. The light-receiving portion has at least a pn of the buried region forming the well region and a first-conductivity-type impurity diffusion region formed on the front surface side of the buried region.
The read gate portion is formed of another impurity diffusion region of the second conductivity type continuously formed on the surface side from the embedded region, and the charge transfer portion is formed from the embedded region. A first conductivity type impurity diffusion region formed on the surface side of the second conductivity type impurity diffusion region formed continuously on the surface is formed. Item 3. The semiconductor device according to Item 3 or 4.
【請求項6】 半導体基板上に半導体素子パターンを形
成した後に、該半導体素子パターンを通して上記半導体
基板内に不純物を導入して、該導入された不純物の拡散
による埋め込み領域を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
6. A semiconductor device pattern is formed on a semiconductor substrate, and then impurities are introduced into the semiconductor substrate through the semiconductor device pattern to form a buried region by diffusion of the introduced impurities. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項7】 上記半導体素子パターンは、蓄積期間に
被写体からの入射光をその光量に応じた量の信号電荷に
光電変換する受光部と、電荷転送期間に上記信号電荷を
出力側に転送する電荷転送部と、読出し期間に上記受光
部に蓄積されている上記信号電荷を上記電荷転送部に転
送する読出しゲート部とを有する固体撮像素子における
上記電荷転送部上に形成される転送電極であり、上記埋
め込み領域が、上記信号電荷に対するポテンシャルバリ
アとして機能するウェル領域であることを特徴とする請
求項6記載の半導体装置の製造方法。
7. The semiconductor element pattern includes a light receiving portion that photoelectrically converts incident light from a subject into an amount of signal charge corresponding to the amount of light during a storage period, and transfers the signal charge to an output side during a charge transfer period. A transfer electrode formed on the charge transfer unit in a solid-state imaging device having a charge transfer unit and a read gate unit that transfers the signal charge accumulated in the light receiving unit to the charge transfer unit during a read period. 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the buried region is a well region functioning as a potential barrier against the signal charges.
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