JPH08335690A

JPH08335690A - 固体撮像装置の製造方法

Info

Publication number: JPH08335690A
Application number: JP7141853A
Authority: JP
Inventors: Makoto Monoi; 井誠物
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3316106B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製造工程数を増加させることなく残留電荷の
発生を防止することができる固体撮像装置の製造方法を
提供する。【構成】半導体基板のＰ型領域１０中に一次元的に配
列させて形成された感光画素１１からなる画素列１２
と、この画素列１２の両側にそれぞれ形成されたＣＣＤ
レジスタ１３，１４と、画素列１２からＣＣＤレジスタ
１３，１４への電荷の転送を制御するためにこの画素列
１２とこのＣＣＤレジスタ１３，１４との間の領域上に
設けられたシフト電極１６，１７とを備えた固体撮像装
置の製造方法であって、画素列１２の各感光画素を形成
する領域の一部を覆う凸部を備えるようにシフト電極１
６，１７を形成する工程と、シフト電極１６，１７の凸
部１６ａ，１７ａをマスクとしたイオン注入を行うこと
によってＮ型領域１１ａを形成した後、この凸部１６
ａ，１７ａをマスクとして画素列１２の配列方向に沿っ
て所定の入射角度でイオン注入を行うことによってＰ型
領域１１ｂを形成することにより、画素列１２の各感光
画素１１を形成する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＣＣＤ(Charge
Coupled Device) リニアイメージセンサ等の固体撮像装
置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体撮像装置について、ＣＣＤリ
ニアイメージセンサを例に採って説明する。

【０００３】図２は、従来のＣＣＤリニアイメージセン
サの構成を概念的に示した平面図である。

【０００４】同図に示したように、半導体基板の表面
（図２では図示せず）には、感光画素２１が一次元的に
配列されて、画素列２２を構成している。各感光画素２
１は、入射光を信号電荷に変換して、内部に蓄積する。
また、この画素列２２の両側には、この画素列２２と平
行に、２個のＣＣＤレジスタ２３，２４が形成されてい
る。そして、これらのＣＣＤレジスタ２３，２４は、出
力部２５に接続されている。上述の画素列２２とＣＣＤ
レジスタ２３，２４との間の領域上には、シフト電極２
６，２７が、それぞれ形成されている。ここで、画素列
２２のうち、奇数番目の感光画素２１内の信号電荷は、
シフト電極２６の制御により、ＣＣＤレジスタ２３へ転
送される。一方、偶数番目の感光画素２１内の信号電荷
は、シフト電極２７の制御により、ＣＣＤレジスタ２４
へ転送される。転送された信号電荷は、それぞれ所定の
クロックにしたがってＣＣＤレジスタ２３，２４内を移
動し、出力部２５から外部に出力される。

【０００５】図３（ａ）は、図２の感光画素２１および
シフト電極２６，２７を拡大して示した平面図である。
また、図３（ｂ）は、同図（ａ）の［３］−［３］断面
図である。

【０００６】図３（ａ）、（ｂ）に示したように、シフ
ト電極２６は、奇数番目の感光画素２１に対応させて、
凸部２６ａを備えている。この凸部２６ａは、その端部
が感光画素２１の外周部上に位置するように形成されて
いる。これにより、シフト電極２６に、奇数番目の感光
画素２１内の信号電荷のみをＣＣＤレジスタ２３へ転送
させることが可能となる。

【０００７】同様に、シフト電極２７には、偶数番目の
感光画素２１に対応させて凸部２７ａが設けられてい
る。この凸部２７ａも、その端部が感光画素２１の外周
部上に位置するように形成されており、これによって、
偶数番目の感光画素２１内の信号電荷のみをＣＣＤレジ
スタ２４へ転送させている。

【０００８】このように、奇数番目の感光画素２１と偶
数番目の感光画素２１とについてＣＣＤレジスタおよび
シフト電極を別個に設けることにより、ＣＣＤレジスタ
を微細化することなしに感光画素２１の密度を２倍にす
ることが可能となる。

【０００９】ここで、感光画素２１は、図３（ｂ）に示
したように、半導体基板のＰ型領域３１中にイオン注入
によって形成されたＮ型領域２１ａとこのＮ型領域２１
ａ中にイオン注入によって形成されたＰ型領域２１ｂと
で構成されている。なお、これらのイオン注入を行う際
には、シフト電極２６，２７をマスクとして使用するの
が一般的である。このような構成においては、Ｎ型領域
２１ａが完全に空乏化しており、これにより生じる電位
井戸に信号電荷を蓄積することができる。

【００１０】感光画素２１を図３（ｂ）のように構成し
た場合、この感光画素２１からの電荷転送を高速化する
ことができるので残像を低減させることができ、また、
暗電流の発生量を低減させることができるという長所が
ある。

【００１１】しかし、感光画素２１を図３（ｂ）のよう
に構成した場合には、感光画素２１内に信号電荷が残留
しやすいという欠点がある。図４に、図３（ｂ）に示し
た感光画素２１のエネルギー状態をを概念的に示す。図
４に示したように、Ｎ型領域２１ａは、シフト電極２
６，２７の凸部２６ａ，２７ａとの境界付近で電位障壁
Ｅを生じ易い。この電位障壁Ｅが電荷転送の妨げとな
り、信号電荷を残留させるのである。

【００１２】このような不都合を回避するための技術と
しては、感光画素を図５のように構成する技術が知られ
ている。図４において、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の［５］−［５］断面図であり、それぞれ図３
（ａ）、（ｂ）に対応している。

【００１３】図５においては、感光画素２１のＮ型領域
２１ａ′は、シフト電極２６，２７の凸部２６ａ，２７
ａの端部の内側にまで形成されている。これは、半導体
基板３１のＰ型領域中にＮ型領域２１ａ′を形成する際
に、図５に符合Ｉ₁′で示したように、凸部２６ａ，２
７ａの端部の外側から所定角度だけ傾斜させてイオン注
入を行うことによって、達成することができる。一方、
感光画素２１のＰ型領域２１ａ′は、凸部２６ａ，２７
ａの端部付近には形成されていない。これは、Ｎ型領域
２１ａ′中にＰ型領域２１ｂ′を形成する際に、図５に
符合Ｉ₂′で示したように、凸部２６ａ，２７ａの端部
の内側から所定角度だけ傾斜させてイオン注入を行うこ
とによって達成することができる。

【００１４】感光画素を図５のように構成することによ
り、電位障壁（図４参照）の発生を防止することがで
き、これにより、信号電荷の残留は生じない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、この種のＣＣ
Ｄリニアイメージセンサでは、上述のように奇数番目の
感光画素２１と偶数番目の感光画素２１とで信号電荷の
転送方向が異なるため、図３或いは図５に示したように
凸部２６ａ，２７ａの端部の向きも奇数番目の感光画素
２１と偶数番目の感光画素２１とで異なっている。した
がって、各感光画素２１を図５に示したように構成する
ためには、奇数番目の感光画素２１と偶数番目の感光画
素２１とを別個の製造工程で形成しなければならない。

【００１６】すなわち、従来のＣＣＤリニアイメージセ
ンサで感光画素２１を図５に示したようなように構成し
た場合には、残留電荷の発生を防止できるという長所が
ある反面、製造工程数が増加するという欠点があった。

【００１７】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、製造工程数を増加させること
なく残留電荷の発生を防止することができる固体撮像装
置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる固体撮像
装置の製造方法は、半導体基板の第１導電型不純物領域
中に一次元的に配列させて形成された感光画素からなる
画素列と、この画素列の両側にそれぞれ形成されたＣＣ
Ｄレジスタと、前記画素列から前記ＣＣＤレジスタへの
電荷の転送を制御するためにこの画素列とこのＣＣＤレ
ジスタとの間の領域上に設けられたシフト電極とを備え
た固体撮像装置の製造方法であって、前記画素列の各感
光画素を形成する領域の一部を覆う凸部を備えるように
前記シフト電極を形成する工程と、前記シフト電極の前
記凸部をマスクとしたイオン注入を行うことによって第
２導電型不純物領域を形成した後、この凸部をマスクと
して前記画素列の配列方向に沿って所定の入射角度でイ
オン注入を行うことによって第１導電型不純物領域を形
成することにより、前記画素列の各感光画素を形成する
工程と、を備えたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明では、シフト電極に感光画素形成領域の
一部を覆う凸部を具備させ、且つ、感光画素の第２導電
型領域内に第１導電型領域を形成する際のイオン注入を
画素列の配列方向に沿って所定の入射角度で行うことと
したので、奇数番目の感光画素と偶数番目の感光画素と
を別個に形成しなくても、電位障壁が生じないような感
光画素の構造を得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１を用
いて説明する。

【００２１】図１は、本実施例に係わる固体撮像装置の
構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
の［１］−［１］断面図である。

【００２２】同図に示したように、半導体基板のＰ型領
域１０内には、感光画素１１が一次元的に配列されて、
画素列１２を構成している。また、この画素列１２の両
側には、この画素列１２と平行に、２個のＣＣＤレジス
タ１３，１４が形成されている。そして、これらのＣＣ
Ｄレジスタ１３，１４は、出力部（図示せず）に接続さ
れている。画素列１２とＣＣＤレジスタ１３，１４との
間の領域上には、シフト電極１６，１７が、それぞれ形
成されている。シフト電極１６は、奇数番目の感光画素
１１に対応させて、凸部１６ａを備えている。この凸部
１６ａは、感光画素１１が形成される領域の一部を覆う
ように形成されている。同様に、シフト電極１７には、
偶数番目の感光画素１１に対応させて凸部１７ａが設け
られている。この凸部１７ａも、感光画素１１が形成さ
れる領域の一部を覆うように形成されている。

【００２３】感光画素１１は、図１（ｂ）に示したよう
に、半導体基板のＰ型領域１０中に形成されたＮ型領域
１１ａとこのＮ型領域１１ａ中に形成されたＰ型領域１
１ｂとで構成されている。Ｎ型領域１１ａは、凸部１６
ａ，１７ａの側面部１６ａ′，１７ａ′の内側にまで形
成されている。一方、Ｐ型領域１１ａは、凸部１６ａ，
１７ａの側面部１６ａ′，１７ａ′の近傍には形成され
ていない。

【００２４】続いて、図１に示した固体撮像装置の製造
工程について説明する。

【００２５】まず、通常の固体撮像装置の製造方法に
したがって、半導体基板のＰ型領域１０上に、例えばア
ルミニウム等により、シフト電極１６，１７を形成す
る。このとき、凸部１６ａ，１７ａも、シフト電極１
６，１７と一体に形成する。

【００２６】次に、この凸部１６ａ，１７ａをマスク
の一部として使用して、イオン注入技術を用いて不純物
を導入することにより、Ｎ型領域１１ａを形成する。こ
のイオン注入は、図１（ａ）、（ｂ）にＩ₁で示したよ
うに、画素列１２の感光画素配列方向に沿って、所定の
入射角度で行う。これにより、凸部１６ａ，１７ａの側
面部１６ａ′，１７ａ′の内側にまでイオンを注入する
ことができ、図１に示したようなＮ型領域１１ａを形成
することができる。なお、この所定角度は０度であって
もよい。

【００２７】続いて、イオン注入で不純物を導入する
ことにより、Ｎ型領域１１ａ内にＰ型領域１１ｂを形成
する。このイオン注入においても、凸部１６ａ，１７ａ
をマスクの一部として使用する。また、このイオン注入
は、図１（ａ）、（ｂ）にＩ₂で示したように、上記工
程のとは反対方向から、所定の入射角度（上記工程
と同じ角度である必要はない）で行う。これにより、凸
部１６ａ，１７ａの厚みを利用して、凸部１６ａ，１７
ａの側面部１６ａ′，１７ａ′の近傍にはイオンが注入
されないようにすることができ、図１に示したようなＰ
型領域１１ｂを形成することができる。なお、この所定
角度は０度であってはならない。

【００２８】その後、通常の方法によってＣＣＤレジ
スタ１３，１４や出力部（図示せず）等を形成し、製造
工程を終了する。

【００２９】このように、本実施例によれば、シフト電
極１６，１７に感光画素形成領域の一部を覆う凸部１６
ａ，１７ａを具備させることとしたので、感光画素のＮ
型領域１１ａ内にＰ型領域１１ｂを形成する際（上記工
程）のイオン注入の角度を画素列の配列方向に傾斜さ
せた角度とすることができる。したがって、奇数番目の
感光画素と偶数番目の感光画素とを別個に形成する必要
がないので、製造工程数を減少させることができる。

【００３０】次に、図１に示した固体撮像装置の動作に
ついて説明する。

【００３１】各感光画素１１に光が入射されると、この
感光画素１１内で入射光が信号電荷に変換され、Ｎ型領
域１１ａ内に蓄積される。そして、画素列１２のうち、
奇数番目の感光画素１１内の信号電荷は、シフト電極１
６の制御により、ＣＣＤレジスタ１３へ転送される。一
方、偶数番目の感光画素１１内の信号電荷は、シフト電
極１７の制御により、ＣＣＤレジスタ１４へ転送され
る。

【００３２】ここで、感光画素１１のＮ型領域１１ａ内
において、凸部１６ａ，１７ａの側面部１６ａ′，１７
ａ′以外の端面に近接する部分には電位障壁（図４参
照）が発生するが、側面部１６ａ′，１７ａ′に近接す
る部分には電位障壁は発生しない。したがって、Ｎ型領
域１１ａ内に蓄積された信号電荷は、側面部１６ａ′，
１７ａ′に近接する部分を通過してＣＣＤレジスタ１
３，１４に移動することができるので、Ｎ型領域１１ａ
内には信号電荷の残留が生じない。

【００３３】転送された信号電荷は、それぞれ所定のク
ロックにしたがってＣＣＤレジスタ１３，１４内を移動
し、出力部（図示せず）から外部に出力される。

【００３４】このように、本実施例によれば、奇数番目
の感光画素と偶数番目の感光画素とを同時に形成したに
も拘らず、Ｎ型領域１１ａ内には信号電荷の残留が生じ
ることを防止できる。

【００３５】なお、本実施例では凸部１６ａ，１７ａを
矩形としたが、これに限定されるものではない。また、
本実施例では側面部１６ａ′，１７ａ′の向きを画素列
１２の配列方向と９０度にしたが、これに限定されるも
のではない。すなわち、画素列１２の配列方向に沿った
イオン注入を行った際にマスクとして使用できるような
形状であればよく、例えば半円形や三角形等でもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
わる固体撮像装置の製造方法によれば、電位障壁が生じ
ないような構造の感光画素を形成することができ、且
つ、別個に形成する必要がないので、製造工程数を増加
させることなく残留電荷の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる固体撮像装置の構成
を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の
［１］−［１］断面図である。

【図２】従来の固体撮像装置の一構成例を概念的に示し
た平面図である。

【図３】（ａ）は図２の一部を拡大して示した平面図で
あり、（ｂ）は（ａ）の［３］−［３］断面図である。

【図４】図３（ｂ）に示した感光画素のエネルギー状態
を概念的に示す図である。

【図５】（ａ）は従来の固体撮像装置の他の構成例を示
す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の［５］−［５］断面
図である。

【符号の説明】

１０半導体基板のＰ型領域１１感光画素１２画素列１３，１４ＣＣＤレジスタ１６，１７シフト電極１６ａ，１７ａシフト電極の凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の第１導電型不純物領域中に一
次元的に配列させて形成された感光画素からなる画素列
と、この画素列の両側にそれぞれ形成されたＣＣＤレジ
スタと、前記画素列から前記ＣＣＤレジスタへの電荷の
転送を制御するためにこの画素列とこのＣＣＤレジスタ
との間の領域上に設けられたシフト電極とを備えた固体
撮像装置の製造方法であって、前記画素列の各感光画素を形成する領域の一部を覆う凸
部を備えるように前記シフト電極を形成する工程と、前記シフト電極の前記凸部をマスクとしたイオン注入を
行うことによって第２導電型不純物領域を形成した後、
この凸部をマスクとして前記画素列の配列方向に沿って
所定の入射角度でイオン注入を行うことによって第１導
電型不純物領域を形成することにより、前記画素列の各
感光画素を形成する工程と、を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】前記感光画素の前記第２導電型不純物領域
を形成するためのイオン注入を、その後で第１導電型不
純物領域を形成するときのイオン注入と逆の方向から所
定の入射角度で行うことを特徴とする請求項１記載の固
体撮像装置の製造方法。