JPS6057964A

JPS6057964A - 固体光電変換装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPS6057964A
Application number: JP58167004A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oishi; 大石　博司; Shuichi Mayumi; 周一真弓
Original assignee: Matsushita Electronics Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-04-03

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は固体光電変換装置の製造方法、詳しくは、隣接
する光電変換領域の絶縁分前層の形成方法に関する。

従来例の構成とその問題点例えば、画素間分離領域を選択酸化法で形成した従来の
一次元固体撮像装置は、第１図ａの平面形状図々らびに
第１図すのＡ−Ａ’断面図に示されるように、−導電形
の半導体基板１の表面１）１ｊに、反対導電形の画素領
域２を、選択酸化法で形成した局部酸化膜３によって分
離して、多数に並設した構造である。なお、最浅部にｄ
：保護絶縁膜４が設けられている。

この構造で、画素領域２は半導体基板１に対して逆バイ
アスされ、その結果、接合領域に空乏層５が形成さ７Ｌ
る。入射光があると、それぞれの画素領域２で光電変換
動作が実行されるが、このとき発生した電荷は空乏層５
ＶＣ集められる。例えば、１つの画素領域２に光の入射
があると、この近傍で発生した電荷は、最も近接する空
乏層５に集められ、このときの電荷の広がりは最大で１
つの画素領域２の幅１１になる。ところが、局部酸化膜
３の領域に入射光があると、その直下で発生した電荷は
拡散によって隣接する２つの画素領域２側の空乏層５に
分散されて集められる。このため、光７（ｙ変換動作の
広がりは、局部酸化膜３を含む分離領域の幅１２と画素
領域２個分の幅２１１との和、すなわち、（６２−＋−
２１１）になる。また、局部酸化膜３の幅ｅ２は、通常
の場合、数μｍになり、このことが解像度を低下させる
要因となっていた。なお、局部酸化膜３の直下の高濃度
領域６はチャネル・スｊ・ツバ−である。

発明の目的本発明は、絶縁分離領域の占有幅台・小さく！−，マ、
高い解像度を実現し得る固体光電変１更−１−４置、Ｉ
、・、１：びその製造方法を提供するものである。

発明の構成本発明は、要約するに、−ノ、〜型彫の゛１′−青体ノ
、１、イ友および同半導体基板に形成された溝の底面か
らｊ’！ｉ択的に育成された同一導電形エピタキシャル
領域の表面部に、それぞれ、光電変換部を有するととも
に、前記半導体基板と前記エピタキシャル鎮咳との界域
に前記溝の側面に形成され／こ絶縁膜、１：りなる絶縁
分離領域をそなえた固体光電変換装置に１′であり、ま
た、その製造方法として、−導？０、形の？１′導体基
板に溝を形成したのち、間溝血を含む前記半導体基板の
全面に絶縁物を形成するｘｒ冴’＋’、前り溝の底面の
前記絶縁物を除去したのち、同面に前記半導体基板と同
一）ｎ型彫のエピタキシャル成長層を形成して、凹溝を
埋める工程、お、１：び前記゛１′−導体基板表面なら
びに前記エピタキシャル成長層表面にそれぞれ反対導電
形の領域を形成する工程　− をそなえたものである。そして、本発明によシ、隣接す
る光電変換領域を分離する絶縁分離領域の幅は、溝の側
面に形成される絶縁膜の厚み分であり、せいぜい、１μ
ｍ未満の小さいものにすることができる。

実施例の説明本発明を、以下に、実施例により詳しく説明する０第２図は本発明実施例の一次元固体撮像装置であシ、同
図ａが平面形状、同図すがＢ−Ｂ’断面の構造である。

この図では、１１が半導体基板、１２が画素領域、１３
が絶縁分離領域、１４が保護絶縁膜、１５が空乏層であ
る。また、絶縁分離領域１３の前面よシ深い位置の半導
体基板内には結晶欠陥領域１６をそなえている。この結
晶欠陥領域１６は、半導体基板内部の深い位置で光電変
換により発生した電荷を再結合によシ消滅させるもので
あシ、これにより、深い位置で発生した電荷の拡散に起
因する解像度の低下や残像現象を除くととができる。

つぎに、この構造の一次元固体撮像装置の９６５方法を
、第３図ａ−ｈの工程順断面図で詳；〜く酸５明する。

まず、第３図ａのように、シリコン基板１１０表面から
所定の深さの位置に、少数ギ、）・リア消滅用の半導体
層として、多量の納品欠陥を含む結晶欠陥層１６を形成
する。シリコン基板１１としては、例えば、ＣＺ法によ
って成長さＪｌ、１．かも、酸素を過飽卵重で含む半導
体単結晶棒を切断して得たものを用いる。結晶欠陥層１
６のカ入工ｆｉｇ　ｉｒｌ、このシリコン基板１１に、
不活性ガス中で１ｉｏ。

℃の熱処理を施し、次いで、乾燥酸素中で７００℃の熱
処理を１６時間、さらに、１０００℃の熱処理を６時間
にわたって施すことに」：つてイ（１られ、また、これ
によっても、同シリコン基扱表面層Ｆ、１−無欠陥層の
ものが得られる。ぞして、このシリコン基板１１の無欠
陥層表面に、厚さ１０００Ａの酸化けい素膜１７を酸素
中の熱処理によって成Ｊまさせ、つづいて、厚さ１００
０人の窒化けい素膜１８を減圧ＣＶＤ法によって被着す
る。さらに、この上に、ホトし・シスト膜１９を設けて
、所定のマスクパターンを形成する。

次に、第３図すの」：うに、ホトレジスト膜１９をマス
クとして、窒化けい素膜１８、酸化けい素膜１９をエツ
チングしたのち、さらに、シリコン基板１１にも、異方
性ドライエツチング処理により、結晶欠陥層１６の直前
壕での深さの溝２０を形成する。この溝２０の幅は、は
ぼ１画素領域の１１Ｖ、ｉに相当１７、一方、この溝２
００両側に残るシリ：！ンノ１１、板１１の１１１“１
・１も、この溝２ｏの幅と同等になし、これにより、溝
と残りのシリコン基板とが、−次元方向に交互に並んだ
形状になる。

次いで、ホトレジスト第３図Ｃのように、溝２０の表面に酸化けい素膜１７を
熱酸化法に、１：り形成し、さらに、第３図ｄの．１：
うに、窒化けい素膜１８′を減圧ＣＶＤ法で全面に被着
形成する。

第３図峙腫窒化けい素膜１８．１８’を異方性ドライエ
ツチング処理技術によって全面処理し、ｒｌ“Ｉ′ｌ！
ノ１″（面の窒化けい素膜を除去し、酸化けい素膜１７
′を露出させたものである。

丑だ、第３図ｆは、窒化けいメそ１８．１８’をマスク
にして、酸化けい素膜１７′をエツチング処理し、溝底
面にシリコン基Ｆｉ．１１を露出さ．１１７　７；−も
のである。

この状態で、シリコンの選択エヒリキシャル成長技術に
」：すＪ１１結晶層を形成すると、第３図９のように、
シリコン単ν１品層１１′によって、溝を完全に埋める
ことができる。このとき、成長条件を制御することによ
シ、エピタキシャル成長層１１′とシリコン基板１１と
の面方位、等電ｆｌｆｒらびに比抵抗を同一に合わせる
ことができるＬ−＋　’！ｊ二Ｊ’＋’　、）′Ｎ択エ
ピタキシャル成長には、例えば、減圧エピタキシャル成
長装置を使用し、圧力８　０　Ｔｏ　ｒ　ｒ　、　温度
１０８０℃、使用ガスＳ　ｉＨ　Ｃ　４で、成に速１１
をできる限シ遅くする工程が好適である．、　−ｄｌ　
７こ、エピタキシャル層１１′の厚みは、シリコンノ１
に板１１に設けられた溝の深さと同じＫなし、この１（
１１込み）１４をシリコン基板１１と同一平面にそろ乏
−る。

次に、第３図りのように、窒化けい累１１ｑ１８を９、
−・除去し、続いて、第３図ｉのように、酸化けい素膜１７
を取り除くことにより、溝側面に形成された窒化けい素
膜１８および酸化けい素膜１デを間溝の深さに埋め込ん
だ構造の基板が得られる。

そこで、第３図）のように、この基板の表面に反対導電
形の不純物を、たとえば、イオン注入拡散技術を用いて
拡散導入することによシ、画素領域１２が得られ、さら
に、保護絶縁膜１４を形成することにより、第２図と同
じ絶縁分離領域幅４おＪ：び画素領域幅４をもつ固体光
電変換装置になり、第２図中の絶縁分離領域１３が溝側
面の窒化けい素１８′および酸化けい素１７′の埋込み
層に対応する。したがって、以上の工程によって得られ
る絶縁分前領域１３の幅１１′は、溝の側面に形成され
る絶縁膜の厚み分であるから、せいぜい、１７皿未満に
するととも十分に可能であり、従来の選択酸化法にＪ：
る絶縁分離領域よシ格段に狭くできる。

なお、本実施例で日、、少数キャリア消滅用の半導体層
として、特定ザイクルの熱処理によって結晶欠陥層１６
を生成させる方法、いわゆる、ＩＧ（　Ｉｎｔｒｉｎｓ
ｉｃ　Ｇｅｔｔｅｒｉｎｇ　）法を適用１７だが、勿論
、これに限られるものではなく、たとえば、高濃度の不
純物層を埋込み、同層内に，１，・いて基，υに内部で
光電変換作用により発生し／こ少数ギャリノ′を再結合
させて消滅させるものであっても，１、い。

また、本実施例は、−次元の固体撮像装置１“／ｉで示
したが、本発明は二次元の固体光電変換装置にも適用で
きる。

さらに、本実施例では、固体撮像装置のＪｕｌ＜動回路
部分については省略したが、この駆動回路ｌ：ｌ、、通
常、基板周辺に配置され、その能動素子も、」：〈知ら
れたシリコンゲート形ＭＯＳＩ・ランジスタによる集積
回路技術で準（１ｆｉｉされる。ソ１，て、このときの
製造プロセスは、本実施例の光１ｊｉ変換部り）の形成
と十分に整合性のあるものである。

発明の効果本発明に、Ｉ：れば、゛１′導体基板のノ（面部に形成
される光電変換部の画素領域を分前するのに、１１１’
ｊ（１１１１面に形成した絶縁膜を埋め込んだ構造の絶
縁分前領域を用いることＫより、その幅を顕譜に小さく
できる。したがって、これによって、絶縁分離領域の存
在に起因する解像度の低下をほとんど無視できる寸でに
抑制することができるとともに、反面では、同絶縁分囲
１領域の占有面積の減少分だけ、画素領域の面積を拡大
でき、一層、高密度化をなし得るので、高解像度、高品
質化が達成される。

さらに、本発明の装置は、少数キャリア消滅用の２１′
−ヘワ体層を理込む技術とも組合せると、残像性。

解像性も飛躍的に向上し、高品位の固体光電変換装置と
なり、すぐれた製品になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは従来例装置の平面形状図、断面図、第２
図ａ、ｂは本発明実施例装置の平面形状図、断面図、第
３図ａ　−ｊは本発明実施例の工程順断面図である。１．１１・・・・・・シリコン基板、２．１２・・・・
・・画素領域、３，１３・・・・・・絶縁分離領域、４
，１４・・・・・保護絶縁膜、５．１５・・・・・空乏
層、１６・・・・・・結晶欠陥層、１７．１７’・・・
・・・酸化けい素膜、１８　、１８’・・・・・・窒化
けい素ＪＩＫ、１９・・・・・・ホトレジス）ｉ、２０
・・・・・・溝。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図１６　ｆｔ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）−導電形の半導体基板に溝を形成し／このも、同
溝面を含む前記半導体基板の全面に絶縁物を形成する工
程、前記溝の底面の前記絶縁物を除ツ、したのち、同面
に前記半導体基板と同一ラ、り車形のエピタキシャル成
長層を形成して、間溝を埋める］：程、および前記半導
体基板表面ならびに前ＮＩＪエピタキシャル成長層表面
にそれぞれ反対導電形の領域を形成する工程をそなえだ
固体光電変換装置の製造方法。
（２）溝幅が残存される半導体基板表面幅と同等寸度に
形成される特許請求の範囲第１項に記載の固体光電変換
装置の製造方法。
（３）絶縁物が酸化シリコンｎ々または窒化シリコン膜
もしくは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層によ
って形成される特ｉ７′ｒ請求の範囲第１項に記載の固
体光電変換装置の製造方法。
（４）−導電形の半導体基板および同半涛体ノ、（板に
形成された溝の底面から選択的に育成さ、ＩＩ、た同一
導電形エピタキシャル領域の表面部に、ぞＪ′１．ぞ！
１１、光電変換部を有するとともに、前記半導体基板）
：前記エピタキシャル領域との界域に前記溝の側面に形
成された絶縁膜よりなる絶縁分離領域をそなえた固体光
電変換装置。