JPS6031111B2 - 固体撮像素子の製法 - Google Patents

固体撮像素子の製法

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JPS6031111B2
JPS6031111B2 JP54123552A JP12355279A JPS6031111B2 JP S6031111 B2 JPS6031111 B2 JP S6031111B2 JP 54123552 A JP54123552 A JP 54123552A JP 12355279 A JP12355279 A JP 12355279A JP S6031111 B2 JPS6031111 B2 JP S6031111B2
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JP
Japan
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control gate
silicon nitride
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nitride layer
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JP54123552A
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JPS5646571A (en
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元昭 阿部
武夫 橋本
孝 島田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14887Blooming suppression

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体撮像素子の製法特にそのブルーミング制
御の一つであるオーバーフロードレィン領域及びオーバ
ーフローコントロールゲート領域の形成方法に関するも
ので、特に高解像度を要求され光学系から制限された面
積内により多くの絵素数を集積する高集積固体撮像素子
に適用して好適ならしめんとするものである。
CCD(電荷結合素子)等を用いた固体撮像素子におい
ては、ブルーミング制御するために受光に基づくセンサ
ー部での余剰電荷を流すオーバーフロードレィン領域が
設けられるが、このとき、センサー部とオーバーフロー
ドレィン領域間のオーバーフローコントロールゲート領
域のチャンネル長の精度が厳しく要求される。
例えば第1図で示すように第1導露形の半導体基体1の
表面に第2導電形のオーバーフロードレィン領域2を設
け、このオーバーフロードレィン領域2を挟んでセンサ
ー部3側及びその反対側に夫々基体1より高濃度の第1
導電形のオーバーフローコントロールゲート領域4及び
チャンネルストッパー領域5を形成して成る固体撮像素
子においては、そのオーバーフローコントロールゲート
領域4のチャンネル長Lが大きい場合にはオーバーフロ
ーコントロールゲート領域4直下の表面電位少,はポテ
ンシャル分布6で示す如くゲート電極7に与えられる電
圧によって一義的に決定される。しかしながら、第2図
に示すように製造上の誤差でオーバーフローコントロー
ルゲート領域4のチャンネル長がL.′と小さく形成さ
れた場合にはオーバーフロ−ドレィン領域2の電位によ
りポテンシャル分布8で示す如くオーバーフローコント
ロールゲート領域4の表面電位が?2と変調され、セン
サー部に溜められる電荷に制限を与えてしまう。従って
、このオーバーフロードレィン領域2、オーバーフロー
コントロールゲート領域4及びチャンネルストッパー領
域5は第1図に示す如く夫々一定の中で高精度に形成さ
れねばならない。一方、従来このような各領域2,4,
5の製法は、第3図A〜Cに示す如く第1導電形の半導
体基体1の表面に酸化膜(Si02)10を形成して後
、この酸化膜10上にオーバーフロードレイン領域に対
応する部分に窓孔11を設けたホトレジスト層12を形
成し、このホトレジスト層12をマスクとして窓孔11
に対応する部分の酸化膜をエッチング除去し、次に第2
導電形の不純物をイオン注入して高濃度のオーバーフロ
ードレィン領域2を形成し、次に再びホトレジスト層1
4を被着形成しオーバーフローコントロールゲート領域
からチャンネルストッパー領域にわたる部分に対応した
窓孔13を形成して後、この窓孔13を通じて第1導電
形の不純物をイオン注入してオーバーフロードレィン領
域2を挟む両側に夫々第1導電形のオーバーフローコン
トロールゲート領域4及びチャンネルストッパー領域5
を形成するようになされる。
しかし、この従来製法においては第3図C′で示すよう
に第2のホトレジスト層14の窓開け工程でのマスクず
れにより、オーバーフローコントロールゲート領域4の
チャンネル長の精度が不充分となり、例えば土1仏mの
ずれは許容されず、このため微細寸法のオーバーフロー
ドレイン領域、オーバーフローコントロールゲート領域
の形成が不可能となり高集積固体撮像素子が得られなか
った。本発明は、上述の点に鑑みセルフアラィンにてオ
ーバーフロードレィン領域、オーハーフローコントロー
ルゲート領域及びチャンネルストッパー領域等を高精度
に形成し高集積固体撮像素子の製造を可能ならしめた固
体撮像素子の製法を提供するものである。
以下、本発明による固体撮像素子の製法をNチャンネル
CCDインターライン型撮像素子に例をとって詳細説明
しよう。
先づ、理解を容易にするために、第4図を用いてNチャ
ンネルCCDインターライン型撮像素子の概略を説明す
るに、領域3は絵素となるセンサー部、実斜線の施され
た領域5はチャンネルストッパー領域、21はCCD構
造の垂直シフトレジスタを夫々示し、之等センサー部3
、チャンネルストッパー領域5及び垂直シフトレジスタ
21は共通のP‐形半導体基体1上に形成される。
垂直シフトレジスタ21は通常の如く各センサー部3の
数に対応して例えば2相のクロックパルスJ,及び◇2
で駆動する転送部を有し、各?,及びJ2が印加される
転送部は夫々トランスフアゲ−ト領域◇,Tとストレー
ジゲート領域?,S及びトランスフアゲート領域J2T
とストレージゲート領域0,Sを有して構成される。矢
印aは電荷の転送方向である。各センサー部3とストレ
ージゲート領域◇,S又はぐぶ間には、ゲート領域ST
,又はSLが設けられ、このゲート領域ST,又はSL
を通してセンサー部3よりの信号電荷をクロツクパルス
J,又はJ2によって垂直シフトレジスタ21に転送す
るようになされる。一方各センサー部3の垂直シフトレ
ジスタ21とは反対側にオーバーフローコントロールゲ
ート領域4と共通のN十形オーバーフロードレィン領域
2が形成され、各センサー部3に発生した余剰電荷をこ
のゲート領域4を通じてオーバーフロードレィン領域2
に流される。しかして、本発明においては、特に第4図
のA−A線上で示すオーバーフローコントロールゲート
領域4、オーバーフロードレィン領域2及びチャンネル
ストッパー領域5の形成を高精度に行なうもので、その
製法を第5図A〜Gに示す。
本発明は、先づ第6図A及びBで示す如くP‐形半導体
基体1上に例えば300A程度の酸化シリコン層(Si
02)22を被着形成し、この酸化シリコン層22上に
例えば500A程度の窒化シリコン層(Si3N4)2
3をCVD法(化学気相成長)により被看形成する。次
に、窒化シリコン層23上にホトレジスト層24を彼着
し、このホトレジスト届24に対して爾後形成すべきチ
ャンネルストッパー領域5及びオーバーフローコントロ
ールゲート領域4に対応する位置に互に所定間隔を保持
して窓孔25及び26を形成する。そして、このホトレ
ジスト層24をマスクとして、各窓孔25及び26の酸
化シリコン層22及び窒化シリコン層23を介してP形
不純物例えばボロソをイオン注入し、窓孔25及び26
に対応した基体1の表面にP形のチャンネルストッパー
領域5及びオーバーフローコントロールゲート領域4を
形成する(第5図C及びC′)。第5図C′は第5図C
の工程における平面図で第4図と同様にA−A線上を含
む主要部全体の平面図である。次に、ホトレジスト層2
4をマスクとして窓孔25及び26に臨む窒化シリコン
層23を部分的にエッチング除去して後、ホトレジスト
層24を除き、残った窒化シリコン層23をマスクとし
て選択酸化処理を施し、非マスク部から基体1に例えば
2000A程度の厚い酸化シリコン層27を成長する。
すなわち、丁度チャンネルストッパー領域5及びオーバ
ーフローコントロールゲート領域4上に厚い酸化シリコ
ン層27を成長せしめる(第5図D及びE)。次に、窒
化シリコン層23を除去して後(第5図F)、ホトレジ
スト層28を全面に被着し、このホトレジスト層28に
対して厚い酸化シリコン層27の一部を含み且つチャン
ネルストッパー領域5及びオーバーフローコントロール
ゲート領域4間に対応する部分に窓孔29を形成する。
そして、この窓孔29を通してN型不純物例えばリンP
又はヒ素船をイオン注入し基体1の表面にN+形のオー
バーフロードレィン領域2を形成する(第5図G及び〇
)。第5図Gは第5図Gの工程における平面図で第4図
と同様にA−A線上を含む主要全体の平面図である。こ
こで、リンィオンP十又はひ素イオンAs+は飛程が短
かいため2000Aの厚い酸化シリコン膜27下には打
込まれず、チャンネルストッパー領域5とオーバーフロ
ーコントロールゲート領域4間のオーバーフロードレイ
ン領域部のみに打込まれる。即ちこのオーバーフロード
レィン領域2と、チャンネルストッパー領域5及びオー
バーフローコントロールゲート領域4とが所謂セルフア
ラィンで形成される。又、この第5図Gの工程でのホト
レジスト層28は単に垂直シフトレジスタ21及びセン
サー部3へのりンィオンP+又はヒ素イオンAs十の打
ち込みを防ぐもので、オーバーフロードレィン領域2に
対するマスク合せ誤差、即ち窓孔29のマスク合せ誤差
は土1仏mを許容され実用上問題がない。第5図Gのオ
ーバーフロードレィン形成以後の工程は通常と同様の工
程を経るもので、その説明は省略する。尚、上例では表
面チャンネル型のCCD撮像素子に適用した場合である
が、埋込みチャンネル型CCD撮像素子にも当然適用で
きる。
埋込みチャンネル型の場合には、例えば第5図を例にと
れば第5図Aの工程の前段、又は第5図Fの工程の後段
でN形不純物をイオン注入しN‐形の埋込チャンネル領
域を形成するようになす。又、上例ではNチャンネルC
CD撮像素子に適用したがPチャンネルCCD撮像素子
でも同様である。
上述せる本発明によれば、オーバーフロードレィン領域
2、オーバーフローコントロールゲート領域4及びチャ
ンネルストッパー領域5を選択酸化技術の利用により所
謂セルファラィンで形成することができ、従って各領域
2,4,5特にオーバーフローコントロールゲート領域
4のチャンネル長がばらつきなく一定に形成できる。
このため、従来技術では不充分であった微細寸法の各領
域2,4,5の形成が可能となり高集積固体撮像素子、
例えば1インチ系1チップのCCDカラーカメラ用の撮
像素子の製造を可能ならしめるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明の説明に供するポテンシ
ャル図、第3図は従来の製法例を示す工程図、第4図は
本発明に適用される固体撮像素子の概略的平面図、第5
図A〜Gは本発明による製法例を示す工程図で第4図の
A−A線上における断面図、第6図C′は第5図Cの工
程での第4図と同機の平面図、第5図G′は第5図Gの
工程での第4図と同様の平面図である。 1は半導体、2はオーバーフロードレィン領域、4はオ
ーバーフローコントロールゲート領域、5はチャンネル
ストッパー領域、22,27は酸化シリコン層、23は
窒化シリコン層である。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基体上に酸化シリコン層と窒化シリコン層を
    順次被着する工程と、前記窒化シリコン層上に形成した
    マスクを用いて前記2層を介してイオン注入し前記基体
    中にチヤンネルストツパー領域とオーバーフローコント
    ロールゲート領域を形成する工程と、前記マスクを用い
    て前記窒化シリコン層を部分的に除去した後、残つた窒
    化シリコン層をマスクとして酸化処理を施して非マスク
    部から前記基体に厚い酸化シリコン層を成長させる工程
    と、前記窒化シリコン層を除去した後、前記厚い酸化シ
    リコン層の一部を覆い前記チヤンネルストツパー領域と
    オーバーフローコントロールゲート領域間に対応する開
    口を有するマスクを設け、イオン注入してオーバーフロ
    ードレイン領域を形成する工程を有して成る固体撮像素
    子の製法。
JP54123552A 1979-09-26 1979-09-26 固体撮像素子の製法 Expired JPS6031111B2 (ja)

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JPS5646571A JPS5646571A (en) 1981-04-27
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JPS57190353A (en) * 1981-05-19 1982-11-22 Fujitsu Ltd Manufacture of solid-state image pick-up device
KR100239460B1 (ko) * 1992-02-15 2000-01-15 김영환 고체 촬상장치의 제조방법

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