JPS59198756A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法Info
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- JPS59198756A JPS59198756A JP58072840A JP7284083A JPS59198756A JP S59198756 A JPS59198756 A JP S59198756A JP 58072840 A JP58072840 A JP 58072840A JP 7284083 A JP7284083 A JP 7284083A JP S59198756 A JPS59198756 A JP S59198756A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体基板、にPN接合からなるホトダイオー
ド部とこれに連なるMOS )ランジスタとを設けてな
る固体撮像素子およびその製造方法に関するものである
。
ド部とこれに連なるMOS )ランジスタとを設けてな
る固体撮像素子およびその製造方法に関するものである
。
第1図に従来用いられているこの種の固体撮像素子を示
す。まず、MOS )ランジスタ(MOS TR8,>
からなる水平垂直スイッチをオン・オフするととにより
、パルス状にホトダイオード(PD)部にビデオ電圧v
Vを印加し、NP+逆方向接合の空乏層容量にQ s
” CV vで表わされる電荷を蓄積させる。
す。まず、MOS )ランジスタ(MOS TR8,>
からなる水平垂直スイッチをオン・オフするととにより
、パルス状にホトダイオード(PD)部にビデオ電圧v
Vを印加し、NP+逆方向接合の空乏層容量にQ s
” CV vで表わされる電荷を蓄積させる。
ここでCはホトダイオード(PD)の容量値である。
次に、光照射によって空乏層近傍に電子−正孔対が発生
すると、第2図に示すようにホトダイオード(PD)の
両端を等制約に電流ipが流れて空乏層容量の蓄積電荷
の放電が生じ、NP+逆方向接合容量は時間とともに電
荷を失っていくがいったんオン・オフした後に、再びオ
ン・オフするまでに1フレ一ム期間(1/30 sec
)かかるため、この間にQp −t p/30の電荷
が放電される。したがって、次のスイフチのオン・オフ
によって再びQ、まで充電するには、Q、だけの電荷を
補充すればよいが、放?Jl を流値3pは光量に比例
するから、結局この時の充電電流は光量に比例する信号
として利用できることとなる。
すると、第2図に示すようにホトダイオード(PD)の
両端を等制約に電流ipが流れて空乏層容量の蓄積電荷
の放電が生じ、NP+逆方向接合容量は時間とともに電
荷を失っていくがいったんオン・オフした後に、再びオ
ン・オフするまでに1フレ一ム期間(1/30 sec
)かかるため、この間にQp −t p/30の電荷
が放電される。したがって、次のスイフチのオン・オフ
によって再びQ、まで充電するには、Q、だけの電荷を
補充すればよいが、放?Jl を流値3pは光量に比例
するから、結局この時の充電電流は光量に比例する信号
として利用できることとなる。
このような固体撮像素子において、性能の向上をはかる
ためには、次の2つの問題が解決されなければならない
。その1つは、強い光が照射された場合、これによって
生じた大きな光電流が1フレ一ム期間内に電荷Q3を放
電し尽し、余分になった光電流が基板内を拡散して生じ
るブルーミング現象である。これを防ぐためには、例え
ば不純物プロファイルを工夫して余剰光電流がザブスト
レイトに吸収され易いような電界を与えて余剰光電流を
基板外に収出してしまうことの他に、Qsを大きくする
ことが有効であることは言うまでもない。そのために、
ホトダイオードを一形成するNP接合を上述したような
NP+接合とすることによって接合の空乏層幅を狭くし
、ホトダイオードの容量Cを大きくする方策がとられて
いるか未だ十分とは言い難い。
ためには、次の2つの問題が解決されなければならない
。その1つは、強い光が照射された場合、これによって
生じた大きな光電流が1フレ一ム期間内に電荷Q3を放
電し尽し、余分になった光電流が基板内を拡散して生じ
るブルーミング現象である。これを防ぐためには、例え
ば不純物プロファイルを工夫して余剰光電流がザブスト
レイトに吸収され易いような電界を与えて余剰光電流を
基板外に収出してしまうことの他に、Qsを大きくする
ことが有効であることは言うまでもない。そのために、
ホトダイオードを一形成するNP接合を上述したような
NP+接合とすることによって接合の空乏層幅を狭くし
、ホトダイオードの容量Cを大きくする方策がとられて
いるか未だ十分とは言い難い。
一方、もう1つの問題は照射光の放電電流ipへの変換
効率、すなわち感度を上げることである。
効率、すなわち感度を上げることである。
照射光はN形Siからなる8層3とその表面上のSiO
からなる絶縁膜2との界面からの反射による損失、光の
Si中への到達距離とNP+接合の位置とのずれおよび
表面再結合による損失等により、必ずしも100チがi
pに変換されるわけではない。
からなる絶縁膜2との界面からの反射による損失、光の
Si中への到達距離とNP+接合の位置とのずれおよび
表面再結合による損失等により、必ずしも100チがi
pに変換されるわけではない。
ここで光の81 中への到達距離はその波長によって大
きく変わり、緑色より短波長の光に対しては〜1,0μ
m、赤色より長波長の赤外線に対しては〜2.0μm程
度である。そこで従来構造ではNP+接合面をちょうど
緑色等の短波長光がようやく到達し得る程度の距離に配
置し、これらの波長光のip変換効率が高くなるように
しである。すなわち、緑色より短波長の光が8層3の内
部で吸収され、発生した電子−正孔対が有効に空乏層容
量Cの重荷を放電させ得るようになっている。しかしな
がら、実際には8層3が絶縁膜2と接する5t−810
2界面には第3図に示すように電子または正孔を捕獲す
る表面準位Eijが多数存在し、特に短波長光 ′に対
しては、それによって発生したキャリアの表面再結合に
よる損失が太きいために、照射光のipへの変換効率は
必ずしも大きくはならない。なお第3図は、ビデオ電圧
印加後のエネルギー帯図で、E刊IEFPは、それぞれ
8層3、P+層4でのフェルミ準位を示す。また、■e
はビデオ電圧VVの極性を表している。
きく変わり、緑色より短波長の光に対しては〜1,0μ
m、赤色より長波長の赤外線に対しては〜2.0μm程
度である。そこで従来構造ではNP+接合面をちょうど
緑色等の短波長光がようやく到達し得る程度の距離に配
置し、これらの波長光のip変換効率が高くなるように
しである。すなわち、緑色より短波長の光が8層3の内
部で吸収され、発生した電子−正孔対が有効に空乏層容
量Cの重荷を放電させ得るようになっている。しかしな
がら、実際には8層3が絶縁膜2と接する5t−810
2界面には第3図に示すように電子または正孔を捕獲す
る表面準位Eijが多数存在し、特に短波長光 ′に対
しては、それによって発生したキャリアの表面再結合に
よる損失が太きいために、照射光のipへの変換効率は
必ずしも大きくはならない。なお第3図は、ビデオ電圧
印加後のエネルギー帯図で、E刊IEFPは、それぞれ
8層3、P+層4でのフェルミ準位を示す。また、■e
はビデオ電圧VVの極性を表している。
本発明はこのような事情に鑑みて々されたもので、その
目的は、空乏層容量を増大させるとともに短波長光によ
って発生したキャリアの表面準位による再結合を低減さ
せることが可能な固体撮像素子およびその製造方法を提
供することにある1゜〔発明の概要〕 このような目的を達成するために、本発明は、ホトダイ
オード部を、本来のPN接合を形成する基板と反対導電
形の半導体層を互いに同電位でかつ当該半導体層と反対
導電形を有する高不純物濃度の上下2)@の半導体層で
挾んだ3層構造としたものである。またこのような構造
を実現するために第1導電形の高不純物濃度の半導体層
を形成した後、異方性エンチングを利用して加工したマ
スク層により素子間分離絶縁膜側面に側壁を設けたうえ
で不純物を導入して第24電形の半纏体層を形成し、さ
らに上記側壁を除去して再び異方性エツチングを利用し
てゲート層側面にマスク層からなる側壁を形成し、不純
物を導入して第1導電形の高不純物濃度の半導体層を重
ねて形成するものである。以下、実施例を用いて本発明
の詳細な説明する。
目的は、空乏層容量を増大させるとともに短波長光によ
って発生したキャリアの表面準位による再結合を低減さ
せることが可能な固体撮像素子およびその製造方法を提
供することにある1゜〔発明の概要〕 このような目的を達成するために、本発明は、ホトダイ
オード部を、本来のPN接合を形成する基板と反対導電
形の半導体層を互いに同電位でかつ当該半導体層と反対
導電形を有する高不純物濃度の上下2)@の半導体層で
挾んだ3層構造としたものである。またこのような構造
を実現するために第1導電形の高不純物濃度の半導体層
を形成した後、異方性エンチングを利用して加工したマ
スク層により素子間分離絶縁膜側面に側壁を設けたうえ
で不純物を導入して第24電形の半纏体層を形成し、さ
らに上記側壁を除去して再び異方性エツチングを利用し
てゲート層側面にマスク層からなる側壁を形成し、不純
物を導入して第1導電形の高不純物濃度の半導体層を重
ねて形成するものである。以下、実施例を用いて本発明
の詳細な説明する。
第4図は本発明の一実施例を示す固体撮像素子の断面図
である。同図を第1図と対比して見れば明らかなように
、本実施例では、従来のNP+接合を形成していた8層
3の上にP++層5が付加された構成を有している。こ
こでp++はビよりも不純物濃度が高いことを示すが、
とのP++層5は、下層のP+層4と同電位となるよう
にLOCO8酸化膜からなる素子間分離絶縁膜6の側面
で接続するとともに、絶縁膜2に覆われたポリシリコン
層TからなるMOS)ランジスタのゲート層から微小距
離d】をおいて配置されている。8はPウェル層、9は
Nサブストレ一ト層、10はMOS)ランジスタのドレ
インN層、11はAt配線である。
である。同図を第1図と対比して見れば明らかなように
、本実施例では、従来のNP+接合を形成していた8層
3の上にP++層5が付加された構成を有している。こ
こでp++はビよりも不純物濃度が高いことを示すが、
とのP++層5は、下層のP+層4と同電位となるよう
にLOCO8酸化膜からなる素子間分離絶縁膜6の側面
で接続するとともに、絶縁膜2に覆われたポリシリコン
層TからなるMOS)ランジスタのゲート層から微小距
離d】をおいて配置されている。8はPウェル層、9は
Nサブストレ一ト層、10はMOS)ランジスタのドレ
インN層、11はAt配線である。
上記構成において、NP+接合ダイオード構造がP++
NP+の3層構造となっておシ、P++層5はP+J脅
4と同電位であり、また8層3に比較して十分に薄くし
であるために、8層3にビデオ電圧を印加した場合、第
5図(a)に示すようなバンド構造が形成される。すな
わち、P++N接合のつくる空間電荷層のポテンシャル
の深さはP+層と同じで、その形状は5102からなる
絶縁膜2の壁に接近するように形成される。一方、NP
+接合ではその空乏層は比較的幅が広いが、両者とも8
層3の中央においてポテンシャルの谷をつくるような構
成となる。この結果、第6図の回路に示すように、P+
N接合の空乏層容量C7とP++N接合ノ空乏層答tC
2とが並列に入ったことと等価になるため、全容量Cは
両者の和に等しくなる。
NP+の3層構造となっておシ、P++層5はP+J脅
4と同電位であり、また8層3に比較して十分に薄くし
であるために、8層3にビデオ電圧を印加した場合、第
5図(a)に示すようなバンド構造が形成される。すな
わち、P++N接合のつくる空間電荷層のポテンシャル
の深さはP+層と同じで、その形状は5102からなる
絶縁膜2の壁に接近するように形成される。一方、NP
+接合ではその空乏層は比較的幅が広いが、両者とも8
層3の中央においてポテンシャルの谷をつくるような構
成となる。この結果、第6図の回路に示すように、P+
N接合の空乏層容量C7とP++N接合ノ空乏層答tC
2とが並列に入ったことと等価になるため、全容量Cは
両者の和に等しくなる。
また、上記構成において、比較的短波長の光が照射され
た場合、第5図(b)に示すようにP″−+N接合の空
乏層近傍で電子eと正孔りの対がつくられるが、そのう
ちの少数キャリアの電子eは、たとえ5i02−8t界
面に表面準位が存在したとしても、8層3の中央部の強
いポテンシャル谷に引かれて落ちて行く。一方、正孔り
は5j02−Si界面に向かうが、再結合すべき相手の
電子eがN)83のポテンシャル谷に落込んでしまうた
めに再結合できない。この結果正孔りは、そのほとんど
100%がP++層5のアクセプタ負イオンNA−の中
和に消費されるとともに、8層3の中央部に落込んだ電
子eも8層3のドナー正イオンND+を100%近く中
和することとなる。比較的長波長の光が照射された場合
ニハ、NP+接合の空乏層で電子−正孔対がつくられ、
電子eは8層3のポテンシャル谷に引がれ、正孔りはP
+層4のポテンシャルの山を昇り、それぞれドナー正イ
オンNl)+、アクセプタ負イオンNA−を中和する。
た場合、第5図(b)に示すようにP″−+N接合の空
乏層近傍で電子eと正孔りの対がつくられるが、そのう
ちの少数キャリアの電子eは、たとえ5i02−8t界
面に表面準位が存在したとしても、8層3の中央部の強
いポテンシャル谷に引かれて落ちて行く。一方、正孔り
は5j02−Si界面に向かうが、再結合すべき相手の
電子eがN)83のポテンシャル谷に落込んでしまうた
めに再結合できない。この結果正孔りは、そのほとんど
100%がP++層5のアクセプタ負イオンNA−の中
和に消費されるとともに、8層3の中央部に落込んだ電
子eも8層3のドナー正イオンND+を100%近く中
和することとなる。比較的長波長の光が照射された場合
ニハ、NP+接合の空乏層で電子−正孔対がつくられ、
電子eは8層3のポテンシャル谷に引がれ、正孔りはP
+層4のポテンシャルの山を昇り、それぞれドナー正イ
オンNl)+、アクセプタ負イオンNA−を中和する。
これは従来のNP+接合の場合と同様であり、P++N
P+3層構造をとったことにより長波長光に対する感度
は影響を受けない。
P+3層構造をとったことにより長波長光に対する感度
は影響を受けない。
次に、このような構造を形成する一方法を第7図を用い
て説明する。
て説明する。
まず、Nサブストレート層9からなるウェハーを用意し
、PL7エル層8を形成した後、埋込層のP+層4を形
成する。次いでLOCO8酸化を行なって素子間分離絶
縁膜6を形成し、全面にポリシリコン層を被覆した後エ
ンチングを行なってゲート酸化膜21を介してゲート層
としてのポリシリコン層7を形成するまでの工程は従来
と同様である。
、PL7エル層8を形成した後、埋込層のP+層4を形
成する。次いでLOCO8酸化を行なって素子間分離絶
縁膜6を形成し、全面にポリシリコン層を被覆した後エ
ンチングを行なってゲート酸化膜21を介してゲート層
としてのポリシリコン層7を形成するまでの工程は従来
と同様である。
次に、表面を酸化して5ooX以下程度の薄い酸化膜(
SiO’2) 22を形成するが、これは次の窒化膜(
Si=N4)のRIE(Reactive Ion E
tching)のストツパとするためである(第7図(
=))。
SiO’2) 22を形成するが、これは次の窒化膜(
Si=N4)のRIE(Reactive Ion E
tching)のストツパとするためである(第7図(
=))。
次に、全面に窒化膜を04〜0.5μmの厚さに被覆し
た後、異方性エンチングのRIEを施し、素子間分離絶
縁膜6および酸化膜22で覆われたポリシリコン層7の
側面に窒化膜からなる側壁23を形成する。(第7図(
b))。この場合、側壁23の基板を覆う部分の寸法d
2ははじめの窒化膜の厚さに等しいから、この厚さによ
って容易に制御できる。
た後、異方性エンチングのRIEを施し、素子間分離絶
縁膜6および酸化膜22で覆われたポリシリコン層7の
側面に窒化膜からなる側壁23を形成する。(第7図(
b))。この場合、側壁23の基板を覆う部分の寸法d
2ははじめの窒化膜の厚さに等しいから、この厚さによ
って容易に制御できる。
次に、ホトレジストパターン膜24を用いてエンチング
を行ない1.ホトダイオード(PD)部周辺の素子間分
離絶縁膜6の側面部のみを残してMOSトランジスタの
ソース・ドレイン(SD)Nの側壁23を除去した後、
上記ホトレジストパターン膜24を除去する。次いで、
これら側壁23を設けた素子間分離絶縁膜6をマスクと
して、酸化膜22を通してA8のイオンプランテーショ
ンを行い、8層3およびドレインN層10を形成する(
第7図(C) 、 (d) )。
を行ない1.ホトダイオード(PD)部周辺の素子間分
離絶縁膜6の側面部のみを残してMOSトランジスタの
ソース・ドレイン(SD)Nの側壁23を除去した後、
上記ホトレジストパターン膜24を除去する。次いで、
これら側壁23を設けた素子間分離絶縁膜6をマスクと
して、酸化膜22を通してA8のイオンプランテーショ
ンを行い、8層3およびドレインN層10を形成する(
第7図(C) 、 (d) )。
さらに、リン処理を行なった後、酸化によりポリシリコ
ン層Tおよび8層3ならびにドレインN層10の表面に
酸化膜25を形成する。この場合の酸化膜25の膜厚は
、次の窒化膜のRIE工程におけるストツパとして有効
に働くように、!汽その次のボロン拡散工程においてボ
ロンが当該酸化膜25で覆われた部分に拡散しないよう
に比較的厚いものとする。その後、再び窒化膜を0.4
〜0.5μmの厚さに被覆し、RIEを行なって側壁2
3および酸化膜25で覆われたポリシリコン層γの側面
に側壁26を形成する(第7図(e))。この場合も、
側壁16の基板表面を覆う部分の寸法diははじめの窒
化膜の厚さによって制御できる。本実施例では、これを
0.4〜0.5μmとする。いずれの場合にも、窒化膜
は、LPCVD法(Low PressureChem
ical Vapor Deposition)あるい
はPlasmaEnhanced CVD % または
両者の併用等によシ形成するものとする。
ン層Tおよび8層3ならびにドレインN層10の表面に
酸化膜25を形成する。この場合の酸化膜25の膜厚は
、次の窒化膜のRIE工程におけるストツパとして有効
に働くように、!汽その次のボロン拡散工程においてボ
ロンが当該酸化膜25で覆われた部分に拡散しないよう
に比較的厚いものとする。その後、再び窒化膜を0.4
〜0.5μmの厚さに被覆し、RIEを行なって側壁2
3および酸化膜25で覆われたポリシリコン層γの側面
に側壁26を形成する(第7図(e))。この場合も、
側壁16の基板表面を覆う部分の寸法diははじめの窒
化膜の厚さによって制御できる。本実施例では、これを
0.4〜0.5μmとする。いずれの場合にも、窒化膜
は、LPCVD法(Low PressureChem
ical Vapor Deposition)あるい
はPlasmaEnhanced CVD % または
両者の併用等によシ形成するものとする。
次いで、ホトレジストパターン膜27(第7図(f))
を用いて、リン酸処理によって、ポリシリコン層7の側
面部26のみを残してホトダイオード(PD)部周辺の
素子間分離絶縁j摸6の側面部の側壁26および23を
エツチング除去した後、ホトダイオード(PD)部の酸
化膜25をエンチングし、最後にホトレジストパターン
膜27を除去スル。
を用いて、リン酸処理によって、ポリシリコン層7の側
面部26のみを残してホトダイオード(PD)部周辺の
素子間分離絶縁j摸6の側面部の側壁26および23を
エツチング除去した後、ホトダイオード(PD)部の酸
化膜25をエンチングし、最後にホトレジストパターン
膜27を除去スル。
次に、この側壁26を設けたポリシリコン層Iからなる
ゲート層および素子間分離絶縁膜6ならびに酸化膜25
をマスクとしてボロンを拡散すれば、ホトダイオード部
PDの表面部に、ゲートノ鍔がらdiの距離をおいてP
++層5が形成できる(第7図0))。この距離di
も、P++層5とP+層4との連結部の幅d2 も、R
,I Eにより形成した側壁をマスクとしての拡散とい
うセルファラインの手法の利用により十分に狭く形成で
きる。
ゲート層および素子間分離絶縁膜6ならびに酸化膜25
をマスクとしてボロンを拡散すれば、ホトダイオード部
PDの表面部に、ゲートノ鍔がらdiの距離をおいてP
++層5が形成できる(第7図0))。この距離di
も、P++層5とP+層4との連結部の幅d2 も、R
,I Eにより形成した側壁をマスクとしての拡散とい
うセルファラインの手法の利用により十分に狭く形成で
きる。
その後、通常の方法に従って、側壁26を除去し、S
iO2膜を被覆して絶縁膜2を形成し、At配線を行う
ことによシ、第6図に示したと同様の構造が得られる。
iO2膜を被覆して絶縁膜2を形成し、At配線を行う
ことによシ、第6図に示したと同様の構造が得られる。
ところで、このような固体撮像素子においては、第8図
に示すようにAt配線11がゲートとしてのポリシリコ
ン層7に直交するように配線しである。このAt配線は
、ホトダイオード(PD)部のほぼ中央部を走っている
が、仮にその直下にN+P接合が存在したとすると、A
t配線11 と接合容量とのカンプリングが生じ、信
号に雑音が混入する。そのため、通常、同図(&)およ
び(b)のB−B断面図に示したようにAt配線11の
走っている1層3′とP層のN”P接合を取去9、At
とのクロスカップリングが生じないようにしているが、
それだけホトダイオード面積が低下して感度が落ちるこ
とになる。なお、同図において31はPSGからナルバ
ンシベーション膜でアル。
に示すようにAt配線11がゲートとしてのポリシリコ
ン層7に直交するように配線しである。このAt配線は
、ホトダイオード(PD)部のほぼ中央部を走っている
が、仮にその直下にN+P接合が存在したとすると、A
t配線11 と接合容量とのカンプリングが生じ、信
号に雑音が混入する。そのため、通常、同図(&)およ
び(b)のB−B断面図に示したようにAt配線11の
走っている1層3′とP層のN”P接合を取去9、At
とのクロスカップリングが生じないようにしているが、
それだけホトダイオード面積が低下して感度が落ちるこ
とになる。なお、同図において31はPSGからナルバ
ンシベーション膜でアル。
本発明によるP”NP” 3層構造を用いると、このよ
うな場合にもクロスカップリングを生ずることなく、さ
らに感度損失を最小限に抑える構造を容易に得ることが
可能である。
うな場合にもクロスカップリングを生ずることなく、さ
らに感度損失を最小限に抑える構造を容易に得ることが
可能である。
第9図にこのような例を示す。同図(、)は平面図を示
し、同図(b) 、 (e) 、 (d)はそれぞれB
−B断面図、C−C断面図、D−D断面図を示すが、図
から明らかなように、本実施例ではA7配線11の走る
部分にグループ(groove )状の細い溝32を設
け、この溝32にもP++N+P+構造を形成している
。さらにこの溝32をS Lo2もしくは5isN4な
どからなる絶縁物33で埋め、その上にPsGからなる
バンシベーション膜31をカバーした上でAA 配線1
1を設けである。この場合、N+層3′は、溝32のほ
ぼ中央部で距離d8だけ分離させ、P++)W 5はこ
の部分を通じてP+層4と接続し両者を等電位にした構
造を有する。
し、同図(b) 、 (e) 、 (d)はそれぞれB
−B断面図、C−C断面図、D−D断面図を示すが、図
から明らかなように、本実施例ではA7配線11の走る
部分にグループ(groove )状の細い溝32を設
け、この溝32にもP++N+P+構造を形成している
。さらにこの溝32をS Lo2もしくは5isN4な
どからなる絶縁物33で埋め、その上にPsGからなる
バンシベーション膜31をカバーした上でAA 配線1
1を設けである。この場合、N+層3′は、溝32のほ
ぼ中央部で距離d8だけ分離させ、P++)W 5はこ
の部分を通じてP+層4と接続し両者を等電位にした構
造を有する。
このような構成において、At配線11と溝32との間
隔d4および溝32の深さd5を適当に選択スルことに
より、配線接合間のカンプリングを無視し得る程度に十
分に小さくすることが可能である。また、この場合バン
シベーション膜31を通してAt配線の両側から溝32
0部分に入射する光に対しても、これを受光するだめの
接合構造が溝32の部分にも設けであるため、第8図に
示した従来のもののような感度の低下を防ぐことができ
る。なお34はコンタクト部、1σはドレイン?層であ
る。
隔d4および溝32の深さd5を適当に選択スルことに
より、配線接合間のカンプリングを無視し得る程度に十
分に小さくすることが可能である。また、この場合バン
シベーション膜31を通してAt配線の両側から溝32
0部分に入射する光に対しても、これを受光するだめの
接合構造が溝32の部分にも設けであるため、第8図に
示した従来のもののような感度の低下を防ぐことができ
る。なお34はコンタクト部、1σはドレイン?層であ
る。
以上説明したように、本発明によれば、ホトダイオード
部を、本来のPN接合を形成する基板と反対導電形の半
導体層を互いに同電位でかつ当該半導体層と反対導電形
を有する高不純物濃度の上下2層の半導体層で挾んだ3
層構造としたことによシ、接合の空乏層容量を増大させ
蓄積電荷量を増大させるとともに、短波長光により生じ
たキャリアの表面準位による再結合を低減させ、照射光
の放電電流IPへの変換効率を向上させることができる
ため、プルーミング防止および感度の向上に有効である
。また、本発明の製造方法によれば、第1導電形の高不
純物濃度の半導体層を形成した後、異方性エツチングを
利用して加工することにより素子間分離絶縁膜側面に側
壁を設け、それをマスク層として不純物を導入して第2
導電形の半導体層を形成し、さらに上記側壁を除去後再
び異方性エンチングを利用してゲート層側面にマスク層
から々る側壁を形成し、不純物を導入して第1導電形の
高不純物濃度の半導体JWjを重ねて形成することによ
り、素子間分離絶縁膜側面で連結した反対導電形を有す
る高不純濃度の半導体層を、本来基板とPN接合を形成
する半導体層の上下に設けた上述したような3層構造の
ホトダイオード部を有する固体撮像素子を精度良く製造
することができる。
部を、本来のPN接合を形成する基板と反対導電形の半
導体層を互いに同電位でかつ当該半導体層と反対導電形
を有する高不純物濃度の上下2層の半導体層で挾んだ3
層構造としたことによシ、接合の空乏層容量を増大させ
蓄積電荷量を増大させるとともに、短波長光により生じ
たキャリアの表面準位による再結合を低減させ、照射光
の放電電流IPへの変換効率を向上させることができる
ため、プルーミング防止および感度の向上に有効である
。また、本発明の製造方法によれば、第1導電形の高不
純物濃度の半導体層を形成した後、異方性エツチングを
利用して加工することにより素子間分離絶縁膜側面に側
壁を設け、それをマスク層として不純物を導入して第2
導電形の半導体層を形成し、さらに上記側壁を除去後再
び異方性エンチングを利用してゲート層側面にマスク層
から々る側壁を形成し、不純物を導入して第1導電形の
高不純物濃度の半導体JWjを重ねて形成することによ
り、素子間分離絶縁膜側面で連結した反対導電形を有す
る高不純濃度の半導体層を、本来基板とPN接合を形成
する半導体層の上下に設けた上述したような3層構造の
ホトダイオード部を有する固体撮像素子を精度良く製造
することができる。
第1図は従来の固体撮像素子の構成例を示す断面図、第
2図は光照射による放電時の等価回路図、第3図はビデ
オ逆バイアス電圧印加時のエネルギーバンド構造図、第
4図は本発す」の−実施例を示す固体撮像素子の断面図
、第5図(a)はビデオ逆方向バイアス印加時のバンド
構造図、同図(b)は光照射時のキャリアの動きを説明
するための図、第6図は容量等価回路図、第7図(a)
・−〇)は製造方法の一例を示す図、第8図(a) 、
(b)は他の従来例を示す平面図および断面図、第9
図0および(b)〜(d)は本発明の他の実施例を示す
平面図および断面図である。 1・・・・シリコン基板、2・・・・絶縁膜、3・・・
・PN接合を形成するN層、4・・・・P層、5・・・
・P 層、6・・・・素子間分離絶縁膜、7・・・・ゲ
ート層を形成するポリシリコン層、8・・・・Pウェル
層、9・・・・Nサブストレート層、10・・・・ドレ
インN層、21・・・・ゲート酸化膜、23.26・・
・・マスク層の側壁。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第7図 第7図
2図は光照射による放電時の等価回路図、第3図はビデ
オ逆バイアス電圧印加時のエネルギーバンド構造図、第
4図は本発す」の−実施例を示す固体撮像素子の断面図
、第5図(a)はビデオ逆方向バイアス印加時のバンド
構造図、同図(b)は光照射時のキャリアの動きを説明
するための図、第6図は容量等価回路図、第7図(a)
・−〇)は製造方法の一例を示す図、第8図(a) 、
(b)は他の従来例を示す平面図および断面図、第9
図0および(b)〜(d)は本発明の他の実施例を示す
平面図および断面図である。 1・・・・シリコン基板、2・・・・絶縁膜、3・・・
・PN接合を形成するN層、4・・・・P層、5・・・
・P 層、6・・・・素子間分離絶縁膜、7・・・・ゲ
ート層を形成するポリシリコン層、8・・・・Pウェル
層、9・・・・Nサブストレート層、10・・・・ドレ
インN層、21・・・・ゲート酸化膜、23.26・・
・・マスク層の側壁。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 第7図 第7図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体基板に反対導電形の半導体層を設けてPN接
合を形成してなるホトダイオード部と、これに連なるM
OSトランジスタとからなる固体撮像素子において、上
記半導体層の上下に互いに同電位でかつ上記半導体層と
反対導電形を有する高不純物濃度の半導体層を設けたこ
とを特徴とする固体撮像素子。 2、半導体基板に素子間分離絶縁膜および絶縁膜で覆わ
れたMOS )ランジスタのゲート層ならびにこれら素
子間分離絶縁膜およびゲート層で囲まれた領域に位置す
る第1導電形を有する高不純物濃度の半導体層を形成す
る工程と、この半導体基板の全面にマスク層を被覆した
後、当該マスク層に異方性エツチングを施して素子間分
離絶縁膜の側面を覆う側壁を形成する工程と、この側壁
を設けた素子間分離絶縁膜および上記ゲート層をマスク
として不純物を導入し上記第1導電形を有する半導体層
上に第2導電形を有する半導体層を形成する工程と、上
記側壁を除去した後半導体基板の全面にマスク層を被覆
する工程と、このマスク層に異方性エツチングを施して
上記ゲート層の側面を覆う側壁を形成する工程と、この
側壁を設けたゲート層および上記側壁を除去した素子間
分離絶縁膜をマスクとして不純物を導入し上記第2導電
形を有する半導体層上に第1導電形を有する高不純物濃
度の半導体層を形成する工程とを含むことを特徴とする
固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58072840A JPS59198756A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58072840A JPS59198756A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59198756A true JPS59198756A (ja) | 1984-11-10 |
Family
ID=13500992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58072840A Pending JPS59198756A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59198756A (ja) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1983
- 1983-04-27 JP JP58072840A patent/JPS59198756A/ja active Pending
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