JPH0831587B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JPH0831587B2 JPH0831587B2 JP1248530A JP24853089A JPH0831587B2 JP H0831587 B2 JPH0831587 B2 JP H0831587B2 JP 1248530 A JP1248530 A JP 1248530A JP 24853089 A JP24853089 A JP 24853089A JP H0831587 B2 JPH0831587 B2 JP H0831587B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は固体撮像素子の製造方法に関し、特に、複数
の受光部と該複数の受光部で光電変換された電荷を転送
する電荷結合素子とを備えた固体撮像素子の製造方法に
関する。
の受光部と該複数の受光部で光電変換された電荷を転送
する電荷結合素子とを備えた固体撮像素子の製造方法に
関する。
［従来の技術］ 第５図（ａ）は、この種従来の固体撮像素子の断面図
である。同図において、51はｎ型シリコン基板、52はｐ
型ウェル領域、53はｎ型の電荷転送領域、54はp+型のチ
ャネルストップ領域、55は光電変換素子であるｎ型の受
光部、56は電荷転送のための多結晶シリコンによる第１
転送電極、57は同じく第２転送電極、58は電荷転送領域
53に光が入射するのを防ぐアルミニウムによる遮光膜、
59は各層を電気的に分離するための絶縁膜である。
である。同図において、51はｎ型シリコン基板、52はｐ
型ウェル領域、53はｎ型の電荷転送領域、54はp+型のチ
ャネルストップ領域、55は光電変換素子であるｎ型の受
光部、56は電荷転送のための多結晶シリコンによる第１
転送電極、57は同じく第２転送電極、58は電荷転送領域
53に光が入射するのを防ぐアルミニウムによる遮光膜、
59は各層を電気的に分離するための絶縁膜である。
従来の固体撮像素子にあってはこのように、受光部、
電荷転送領域およびチャネルストップ領域が全て同一平
面上に配置されていた。
電荷転送領域およびチャネルストップ領域が全て同一平
面上に配置されていた。
第５図（ｂ）は、積層型と呼ばれる従来の固体撮像素
子の断面図である。この例では、受光部55aを電荷転送
電極上まで延在させて感度の向上を図っている。また、
この例においては遮光膜58aはモリブデン等の高融点金
属材料を用いて形成されている。
子の断面図である。この例では、受光部55aを電荷転送
電極上まで延在させて感度の向上を図っている。また、
この例においては遮光膜58aはモリブデン等の高融点金
属材料を用いて形成されている。
［発明が解決しようとする課題］ 第５図（ａ）に図示された従来の固体撮像素子では、
受光部、電荷転送領域およびこれらの各領域間と隣接し
た画素間を分離するチャネルストップ領域が同一平面上
に形成されているため、一画素における受光部面積の占
める割合が通常20乃至40％と小さくなっている。
受光部、電荷転送領域およびこれらの各領域間と隣接し
た画素間を分離するチャネルストップ領域が同一平面上
に形成されているため、一画素における受光部面積の占
める割合が通常20乃至40％と小さくなっている。
一方、最近の固体撮像素子においては、高解像度が要
求されているために画素数が増加しているが、チップ寸
法はカメラの光学系で制約されているので、従来と同一
寸法のチップ内により多くの画素数を導入する必要があ
る。例えば、1/2インチ光学系で40万画素に対応するの
に１画素について約80μm2確保できるのに対し、HDTV対
応の200万画素を同じ1/2インチ光学系で達成するために
は１画素当たりの面積は約14μm2に低下する。したがっ
て、従来の撮像素子では１画素における受光部の面積も
小さくなり、感度不足が問題となってくる。
求されているために画素数が増加しているが、チップ寸
法はカメラの光学系で制約されているので、従来と同一
寸法のチップ内により多くの画素数を導入する必要があ
る。例えば、1/2インチ光学系で40万画素に対応するの
に１画素について約80μm2確保できるのに対し、HDTV対
応の200万画素を同じ1/2インチ光学系で達成するために
は１画素当たりの面積は約14μm2に低下する。したがっ
て、従来の撮像素子では１画素における受光部の面積も
小さくなり、感度不足が問題となってくる。
感度を向上させるための従来の手法としては以下のも
のが提案されている。
のが提案されている。
第５図（ｂ）に示すように、受光部を電荷転送電極
上にまで延在させ、受光部面積を増大させる。
上にまで延在させ、受光部面積を増大させる。
フレームトランスファ型の素子構造を採用する。
画素自体に増幅機能をもたせる。
而して、の手段では１画素における受光部面積がほ
ぼ100％となるために感度は向上するが、電荷を転送す
る領域が受光部の一部およびチャネルストップ領域と同
一平面上にあるため、電荷転送領域が十分広くとれず電
荷結合素子の電荷転送容量が制限を受ける。そのため、
受光部で光電変換された電荷の全てを転送することがで
きなく、ダイナミック・レンジが低下する欠点がある。
また、の撮像素子ではイメージ部とストレージ部とが
必要なことからチップサイズが大きくなり、かつ、スミ
アリングも大きく、また、電極材料として一般的に用い
られる多結晶シリコンを採用すると青色感度が低下する
という欠点を有する。さらに、の手段では個々の画素
の増幅率をそろえるのが難しく、感度ばらつきが大きく
なるという欠点がある。
ぼ100％となるために感度は向上するが、電荷を転送す
る領域が受光部の一部およびチャネルストップ領域と同
一平面上にあるため、電荷転送領域が十分広くとれず電
荷結合素子の電荷転送容量が制限を受ける。そのため、
受光部で光電変換された電荷の全てを転送することがで
きなく、ダイナミック・レンジが低下する欠点がある。
また、の撮像素子ではイメージ部とストレージ部とが
必要なことからチップサイズが大きくなり、かつ、スミ
アリングも大きく、また、電極材料として一般的に用い
られる多結晶シリコンを採用すると青色感度が低下する
という欠点を有する。さらに、の手段では個々の画素
の増幅率をそろえるのが難しく、感度ばらつきが大きく
なるという欠点がある。
［課題を解決するための手段］ 本発明による固体撮像素子の製造方法は、 （ａ）半導体基板上に設けられた第１導電型ウェル領域
上に、複数の第２導電型島領域を選択的に形成する工程
と、 （ｂ）第１導電型不純物を斜め方向からイオン注入して
前記第１導電型ウェル領域の表面、前記第２導電型島領
域の上表面および前記第２導電型島領域の選択された側
面に第１導電型拡散層を形成する工程と、 （ｃ）異方性ドライエッチングを行って、前記第２導電
型島領域の選択された側面に形成された第１導電型拡散
層を除いて上記第（２）の工程において形成された他の
第１導電型拡散層を除去する工程と、 （ｄ）前記第２導電型島領域に挟まれた前記第１導電型
ウェル領域の露出した表面に第２導電型不純物を導入し
て第２導電型電荷転送領域を形成する工程と、 （ｅ）前記第２導電型島領域に挟まれた前記第１導電型
ウェル領域上に絶縁膜を介して電荷転送電極を形成する
工程と、 を有するものである。
上に、複数の第２導電型島領域を選択的に形成する工程
と、 （ｂ）第１導電型不純物を斜め方向からイオン注入して
前記第１導電型ウェル領域の表面、前記第２導電型島領
域の上表面および前記第２導電型島領域の選択された側
面に第１導電型拡散層を形成する工程と、 （ｃ）異方性ドライエッチングを行って、前記第２導電
型島領域の選択された側面に形成された第１導電型拡散
層を除いて上記第（２）の工程において形成された他の
第１導電型拡散層を除去する工程と、 （ｄ）前記第２導電型島領域に挟まれた前記第１導電型
ウェル領域の露出した表面に第２導電型不純物を導入し
て第２導電型電荷転送領域を形成する工程と、 （ｅ）前記第２導電型島領域に挟まれた前記第１導電型
ウェル領域上に絶縁膜を介して電荷転送電極を形成する
工程と、 を有するものである。
［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例により製作された固体撮像
素子の断面図である。同図において、第５図の従来例の
部分に対応する部分には下１桁が共通する参照番号が付
されているので、重複する説明は省略するが、本実施例
においては、２つの溝（溝は、紙面に垂直方向に長く形
成されている）に挟まれた基板の表面領域に受光部15が
形成され、電荷結合素子の電荷転送領域13は溝の底面に
設けられ、そして溝内部には、電荷結合素子の電荷転送
電極である第１転送電極16および第２転送電極17が形成
されている。また、溝側壁の必要個所にはチャネルスト
ップ領域14が設けられている。
素子の断面図である。同図において、第５図の従来例の
部分に対応する部分には下１桁が共通する参照番号が付
されているので、重複する説明は省略するが、本実施例
においては、２つの溝（溝は、紙面に垂直方向に長く形
成されている）に挟まれた基板の表面領域に受光部15が
形成され、電荷結合素子の電荷転送領域13は溝の底面に
設けられ、そして溝内部には、電荷結合素子の電荷転送
電極である第１転送電極16および第２転送電極17が形成
されている。また、溝側壁の必要個所にはチャネルスト
ップ領域14が設けられている。
本実施例により製作された固体撮像素子によれば、チ
ャネルストップ領域14が受光部15と電荷転送領域13と同
一平面上にはなく溝の側壁に形成されえているため、従
来のチャネルストップ領域であった領域をそのまま受光
部15と電荷転送領域13に使うことができ、感度およびダ
イナミック・レンジを向上させることができる。すなわ
ち、本実施例では、第５図（ａ）の素子に対し感度を80
％向上させることができる。
ャネルストップ領域14が受光部15と電荷転送領域13と同
一平面上にはなく溝の側壁に形成されえているため、従
来のチャネルストップ領域であった領域をそのまま受光
部15と電荷転送領域13に使うことができ、感度およびダ
イナミック・レンジを向上させることができる。すなわ
ち、本実施例では、第５図（ａ）の素子に対し感度を80
％向上させることができる。
次に、本発明の一実施例の製造方法について、第２図
（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。
（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。
まず、第２図（ａ）に示すように既知の方法でｎ型シ
リコン基板11上にｐ型ウェル領域12およびｎ型領域15a
を形成する。次に、電荷転送領域を形成すべき領域に選
択的に溝20を形成する［第２図（ｂ）］。
リコン基板11上にｐ型ウェル領域12およびｎ型領域15a
を形成する。次に、電荷転送領域を形成すべき領域に選
択的に溝20を形成する［第２図（ｂ）］。
次に、イオン注入法を用いて図の斜め上方から全面に
ボロンを導入し基板表面および溝20の側壁を含む溝内部
にｐ型領域14aを形成する［第２図（ｃ）］。ここで、R
IE（反応性イオンエッチング）法により、全面をエッチ
ングすると、表面および溝底面のｐ型領域が除去され、
溝20の側壁のチャネルストップ領域14部分にのみｐ型領
域が残る［第２図（ｄ）］。
ボロンを導入し基板表面および溝20の側壁を含む溝内部
にｐ型領域14aを形成する［第２図（ｃ）］。ここで、R
IE（反応性イオンエッチング）法により、全面をエッチ
ングすると、表面および溝底面のｐ型領域が除去され、
溝20の側壁のチャネルストップ領域14部分にのみｐ型領
域が残る［第２図（ｄ）］。
次に、リンあるいはヒ素をイオン注入法で導入し溝20
の底部にｎ型の電荷転送領域13を形成する［第２図
（ｅ）］。しかるのち、第２図（ｆ）に示すように、多
結晶シリコンの堆積とフォトエッチングにより溝20内に
第１の転送電極16および第２転送電極17を形成する。そ
の後、アルミニウムの遮光膜を形成することにより、第
１図に示した素子を得ることができる。
の底部にｎ型の電荷転送領域13を形成する［第２図
（ｅ）］。しかるのち、第２図（ｆ）に示すように、多
結晶シリコンの堆積とフォトエッチングにより溝20内に
第１の転送電極16および第２転送電極17を形成する。そ
の後、アルミニウムの遮光膜を形成することにより、第
１図に示した素子を得ることができる。
次に、第３図を参照して本発明の他の実施例により製
作された固体撮像素子ついて説明する。第３図におい
て、第１図の実施例の部分に対応する部分については下
１桁が共通する参照番号が付されている。
作された固体撮像素子ついて説明する。第３図におい
て、第１図の実施例の部分に対応する部分については下
１桁が共通する参照番号が付されている。
本実施例により製作された固体撮像素子では、受光部
35を電荷転送電極上にまで延在させて受光部面積の拡大
を図っている。そして、受光部35の光電変換電荷量と電
荷転送領域33の取り扱い可能電荷量とのバランスをとる
ために、受光部35の基板内部分が先の実施例の場合より
狭くなされ、その分電荷転送領域33が拡げられている。
したがって、本実施例によれば、感度およびダイナミッ
ク・レンジを先の実施例のものより向上させることがで
きる。なお、この実施例により製作された固体撮像素子
では、遮光膜38はモリブデン膜が用いられている。
35を電荷転送電極上にまで延在させて受光部面積の拡大
を図っている。そして、受光部35の光電変換電荷量と電
荷転送領域33の取り扱い可能電荷量とのバランスをとる
ために、受光部35の基板内部分が先の実施例の場合より
狭くなされ、その分電荷転送領域33が拡げられている。
したがって、本実施例によれば、感度およびダイナミッ
ク・レンジを先の実施例のものより向上させることがで
きる。なお、この実施例により製作された固体撮像素子
では、遮光膜38はモリブデン膜が用いられている。
次に、本実施例の製造方法について第４図を参照して
説明する。第２図（ａ）〜（ｆ）の工程と同様の工程を
経た後、第４図に示すように、モリブデンの遮光膜38を
形成する。次に、基板上のｎ型領域35aを種結晶として
シリコンをエピタキシャル成長させ、これをパターニン
グすることにより、第３図の素子を得ることができる。
説明する。第２図（ａ）〜（ｆ）の工程と同様の工程を
経た後、第４図に示すように、モリブデンの遮光膜38を
形成する。次に、基板上のｎ型領域35aを種結晶として
シリコンをエピタキシャル成長させ、これをパターニン
グすることにより、第３図の素子を得ることができる。
なお、受光部35を形成するための材料としては単結晶
シリコン膜に替えて、ａ−Si膜やZnSe−ZnCdTe等の光導
電膜を用いることができる。
シリコン膜に替えて、ａ−Si膜やZnSe−ZnCdTe等の光導
電膜を用いることができる。
以上の実施例では、第１図乃至第３図の図面と垂直方
向についての受光素子の分離手段については特に触れな
かったが、これには通常の平面的チャネルストップ領域
を用いることができる。あるいは、また受光部間に溝を
設け、さらに溝側面にチャネルストップ領域を形成する
ようにしてもよい。
向についての受光素子の分離手段については特に触れな
かったが、これには通常の平面的チャネルストップ領域
を用いることができる。あるいは、また受光部間に溝を
設け、さらに溝側面にチャネルストップ領域を形成する
ようにしてもよい。
後者の場合には、電荷転送電極の接続配線部分をも溝
内に埋設することができるので、基板表面を平坦化する
ことができ、後の工程でカラーフィルタ等を形成するの
に好都合である。
内に埋設することができるので、基板表面を平坦化する
ことができ、後の工程でカラーフィルタ等を形成するの
に好都合である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による固体撮像素子の製
造方法は、ウェル領域上に光電変換領域を形成する半導
体島領域を設け、斜め方向イオン注入、異方性エッチン
グにより島領域の側面にチャネルストップ領域を形成
し、イオン注入によりウェル領域の表面に電荷転送領域
を形成するものであるので、受光部と電荷転送領域の面
積の広い固体撮像素子を少ない工数により容易に形成す
ることが可能になる。したがって、本発明によれば、感
度が高くダイナミック・レンジの広い固体撮像素子を安
価に提供することができる。
造方法は、ウェル領域上に光電変換領域を形成する半導
体島領域を設け、斜め方向イオン注入、異方性エッチン
グにより島領域の側面にチャネルストップ領域を形成
し、イオン注入によりウェル領域の表面に電荷転送領域
を形成するものであるので、受光部と電荷転送領域の面
積の広い固体撮像素子を少ない工数により容易に形成す
ることが可能になる。したがって、本発明によれば、感
度が高くダイナミック・レンジの広い固体撮像素子を安
価に提供することができる。
第１図は、本発明の一実施例により製作された固体撮像
素子を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は、その製造
工程を説明するための断面図、第３図は、本発明の他の
実施例により製作された固体撮像素子を示す断面図、第
４図は、その製造工程を説明するための断面図、第５図
（ａ）、（ｂ）は、従来例を示す断面図である。 11、31、51……ｎ型シリコン基板、12、32、52……ｐ型
ウェル領域、13、33、53……電荷転送領域、14、34、54
……チャネルストップ領域、14a……ｐ型領域、15、3
5、55、55a……受光部、15a、35a……ｎ型領域、16、3
6、56……第１転送電極、17、37、57……第２転送電
極、18、38、58、58a……遮光膜、19、39、59……絶縁
膜、20……溝。
素子を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は、その製造
工程を説明するための断面図、第３図は、本発明の他の
実施例により製作された固体撮像素子を示す断面図、第
４図は、その製造工程を説明するための断面図、第５図
（ａ）、（ｂ）は、従来例を示す断面図である。 11、31、51……ｎ型シリコン基板、12、32、52……ｐ型
ウェル領域、13、33、53……電荷転送領域、14、34、54
……チャネルストップ領域、14a……ｐ型領域、15、3
5、55、55a……受光部、15a、35a……ｎ型領域、16、3
6、56……第１転送電極、17、37、57……第２転送電
極、18、38、58、58a……遮光膜、19、39、59……絶縁
膜、20……溝。
Claims (1)
- 【請求項１】（１）半導体基板上に設けられた第１導電
型ウェル領域上に、複数の第２導電型島領域を選択的に
形成する工程と、 （２）第１導電型不純物を斜め方向からイオン注入して
前記第１導電型ウェル領域の表面、前記第２導電型島領
域の上表面おび前記第２導電型島領域の選択された側面
に第１導電型拡散層を形成する工程と、 （３）異方性ドライエッチングを行って、前記第２導電
型島領域の選択された側面に形成された第１導電型拡散
層を除いて上記第（２）の工程において形成された他の
第１導電型拡散層を除去する工程と、 （４）前記第２導電型島領域に挟まれた前記第１導電型
ウェル領域の露出した表面に第２導電型不純物を導入し
て第２導電型電荷転送領域を形成する工程と、 （５）前記第２導電型島領域に挟まれた前記第１導電型
ウェル領域上に絶縁膜を介して電荷転送電極を形成する
工程と、 を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248530A JPH0831587B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1248530A JPH0831587B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109771A JPH03109771A (ja) | 1991-05-09 |
| JPH0831587B2 true JPH0831587B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=17179558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1248530A Expired - Lifetime JPH0831587B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831587B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002329858A (ja) * | 2001-05-02 | 2002-11-15 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| EP1685701B1 (en) * | 2003-10-13 | 2008-09-17 | Noble Peak Vision Corp. | Image sensor comprising isolated germanium photodetectors integrated with a silicon substrate and silicon circuitry |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0652786B2 (ja) * | 1986-05-13 | 1994-07-06 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像素子 |
| JPH07120773B2 (ja) * | 1986-09-10 | 1995-12-20 | 日本電気株式会社 | インタライン型固体撮像素子 |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP1248530A patent/JPH0831587B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03109771A (ja) | 1991-05-09 |
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