JPWO2009081497A1 - 固体撮像素子、固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12.p型ウェル領域
13.n型光電変換領域
14.p型領域
15.p+型素子分離領域
16.n型CCDチャネル領域
17.Si酸化膜
18.転送電極
20.金属遮蔽膜
24.金属遮蔽膜開口部
111.n型基板
112.p型ウェル領域
113.n型光電変換領域
114.p+型領域
116.n型CCDチャネル領域
115.p+型素子分離領域
118.転送電極
119.転送電極
120.金属遮蔽膜
121.酸化膜
130.受光部(フォトダイオード)
131.柱状半導体層
132.読み出しチャネル
133.ゲート絶縁膜
141.転送電極
142.転送電極
143.転送電極
144.転送電極
145.転送電極
146.転送電極
147.フォトダイオード(PD)
148.フォトダイオード(PD)
149.フォトダイオード(PD)
150.フォトダイオード(PD)
151.フォトダイオード(PD)
152.フォトダイオード(PD)
153.p+型領域
154.p+型領域
155.p+型領域
156.p+型領域
157.p+型領域
158.p+型領域
159.n型CCDチャネル領域
160.n型CCDチャネル領域
161.n型CCDチャネル領域
162.p+型素子分離領域
163.p+型素子分離領域
164.n型基板
165.p型ウェル領域
166.n型光電変換領域
167.n型光電変換領域
168.n型光電変換領域
169.n型光電変換領域
170.金属遮蔽膜
172.n型光電変換領域
180.酸化膜
181.柱状半導体層
182.読み出しチャネル
183.柱状半導体層
184.読み出しチャネル
185.ゲート絶縁膜
186.ゲート絶縁膜
201.転送電極
202.転送電極
203.転送電極
204.転送電極
205.転送電極
206.転送電極
207.n型CCDチャネル領域
208.n型CCDチャネル領域
209.n型CCDチャネル領域
210.n型CCDチャネル領域
211.n型基板
212.p型ウェル領域
213.p+型素子分離領域
214.p+型素子分離領域
215.p+型素子分離領域
216.p+型素子分離領域
217.n型光電変換領域
218.n型光電変換領域
221.p+型領域
222.p+型領域
223.p+型領域
224.p+型領域
225.p+型領域
226.p+型領域
227.p+型領域
228.p+型領域
229.p+型領域
230.p+型領域
231.フォトダイオード(PD)
232.フォトダイオード(PD)
233.フォトダイオード(PD)
234.フォトダイオード(PD)
235.フォトダイオード(PD)
236.フォトダイオード(PD)
237.フォトダイオード(PD)
238.フォトダイオード(PD)
239.フォトダイオード(PD)
240.フォトダイオード(PD)
241.金属遮蔽膜
242.n型光電変換領域
243.n型光電変換領域
250.酸化膜
251.柱状半導体層
252.読み出しチャネル
253.柱状半導体層
254.読み出しチャネル
255.ゲート絶縁膜
256.ゲート絶縁膜
301.n型領域
302.p+型領域
303.酸化膜マスク
304.酸化膜マスク
305.酸化膜マスク
306.酸化膜マスク
307.柱状半導体
308.柱状半導体
309.酸化膜
310.ポリシリコン
311.サイドウォールスペーサ
312.サイドウォールスペーサ
313.サイドウォールスペーサ
314.サイドウォールスペーサ
315.n型領域
316.レジスト
317.レジスト
318.レジスト
319.ゲート酸化膜
320.ポリシリコン
321.レジスト
322.レジスト
323.レジスト
324.レジスト
325.レジスト
326.レジスト
Claims (14)
- 第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層上に形成された第1導電型柱状半導体層と、
前記第1導電型柱状半導体層の上部に形成された、受光により電荷量が変化する第2導電型光電変換領域と、
前記第1導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔を置いて前記第2導電型光電変換領域の表面に形成された第1導電型の高濃度不純物領域と、
を備え、
前記第1導電型柱状半導体層の側面にはゲート絶縁膜を介して転送電極が形成され、
前記転送電極の下方に第2導電型CCDチャネル領域が形成され、
前記第2導電型光電変換領域と前記第2導電型CCDチャネル領域に挟まれた領域に読み出しチャネルが形成されていることを特徴とする固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子が行列状に複数配列された固体撮像装置。
- 前記第2導電型CCDチャネル領域は、少なくとも隣り合う前記第1導電型柱状半導体層列の間の各々において、列方向に延びる第2導電型不純物領域で構成され、
前記第2導電型CCDチャネル領域が相互に接触しないように、第1導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記第1導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を介して形成された転送電極を含む複数の転送電極は、隣り合う前記第1導電型柱状半導体層行の間の各々において行方向に延び、前記第2導電型CCDチャネル領域に沿って前記固体撮像素子で発生した信号電荷を転送するように所定間隔離間して配列されたことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。
- 請求項1に記載の固体撮像素子が第1の間隔で第1の方向に複数配列された第1の固体撮像素子列と、請求項1に記載の固体撮像素子が前記第1の間隔で前記第1の方向に複数配列され、且つ前記第1の固体撮像素子列に対して前記第1の方向に所定量ずらして配置された第2の固体撮像素子列とが、第2の間隔をおいて配列された素子列の組が、前記第1の方向に所定量ずらして前記第2の間隔をおいて複数組配列された固体撮像装置。
- 前記第2導電型CCDチャネル領域は、少なくとも隣り合う前記柱状半導体層列の間の各々において、該隣り合う第1導電型柱状半導体層列の各柱状半導体層の間を通過して列方向に延びる第2導電型不純物領域で構成され、
前記第2導電型CCDチャネル領域が相互に接触しないように、第1導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。 - 前記転送電極は、隣り合う柱状半導体層行の間の各々において、該隣り合う柱状半導体層行の各柱状半導体層の間を通過して行方向に延び、前記第2導電型CCDチャネル領域に沿って前記固体撮像素子で発生した信号電荷を転送するように所定間隔離間して配列されたことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
- 固体撮像素子の製造方法であって、
第1導電型半導体層、該第1導電型半導体層上の第1導電型柱状半導体層、該第1導電型柱状半導体層上部の第2導電型光電変換領域及び該第1導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第2導電型光電変換領域の表面の第1導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層表面に第2導電型CCDチャネル領域を形成する工程と、
前記第1導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第2導電型CCDチャネル領域の上方に、前記第1導電型柱状半導体層の側面に前記ゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 - 前記第1導電型半導体層、該第1導電型半導体層上の第1導電型柱状半導体層、該第1導電型柱状半導体層上部の第2導電型光電変換領域及び該第1導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第2導電型光電変換領域の表面の第1導電型の高濃度不純物領域を形成する工程は、
前記第1導電型半導体層よりも厚い第1導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層よりも厚い第1導電型の半導体層上に第2導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第2導電型の半導体層上に第1導電型の高濃度不純物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層よりも厚い第1導電型の半導体層、前記第2導電型の半導体層及び第1導電型の高濃度不純物半導体層を選択的にエッチングし、前記第1導電型半導体層、該第1導電型半導体層上の第1導電型柱状半導体層、該第1導電型柱状半導体層上部の第2導電型光電変換領域及び該第2導電型光電変換領域の上面の第1導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層の表面、前記第2導電型光電変換領域の側面、及び前記第1導電型柱状半導体層の側面に酸化膜を形成する工程と、
前記第2導電型光電変換領域の側面表面に前記第1導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する際のマスク材を前記第1導電型柱状半導体層の側面に堆積する工程と、
前記第2導電型光電変換領域の側面表面に前記第1導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 固体撮像装置の製造方法であって、
第1導電型半導体層、該第1導電型半導体層上の複数の第1導電型柱状半導体層、該複数の第1導電型柱状半導体層上部の第2導電型光電変換領域及び該第1導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第2導電型光電変換領域の表面の第1導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層表面に第2導電型CCDチャネル領域を形成する工程と、
前記複数の第1導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第2導電型CCDチャネル領域の上方に、少なくとも前記複数の第1導電型柱状半導体層の側面に前記ゲート絶縁膜を介して形成される転送電極を含む複数の転送電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1導電型半導体層、該第1導電型半導体層上の複数の第1導電型柱状半導体層、該複数の第1導電型柱状半導体層上部の第2導電型光電変換領域及び該第1導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第2導電型光電変換領域の表面の第1導電型の高濃度不純物領域を形成する工程は、
前記第1導電型半導体層よりも厚い第1導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層よりも厚い第1導電型の半導体層上に第2導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第2導電型の半導体層上に第1導電型の高濃度不純物半導体層を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層よりも厚い第1導電型の半導体層、前記第2導電型の半導体層及び第1導電型の高濃度不純物半導体層を選択的にエッチングし、前記第1導電型半導体層、該第1導電型半導体層上の複数の第1導電型柱状半導体層、該複数の第1導電型柱状半導体層上部の第2導電型光電変換領域及び該第2導電型光電変換領域の上面の第1導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
前記第1導電型半導体層の表面、前記第2導電型光電変換領域の側面、及び前記第1導電型柱状半導体層の側面に酸化膜を形成する工程と、
前記第2導電型光電変換領域の側面表面に前記第1導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する際のマスク材を前記複数の第1導電型柱状半導体層の間に堆積する工程と、
前記第2導電型光電変換領域の側面表面に前記第1導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1導電型半導体層表面に第2導電型CCDチャネル領域を形成する工程は、
前記複数の第1導電型柱状半導体層間の前記第1導電型半導体層表面に第2導電型不純物領域を形成し、該第2導電型不純物領域に、第1導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成し、少なくとも隣り合う前記第1導電型柱状半導体層列の間の各々において列方向に延び、互いに分離された第2導電型CCDチャネル領域を形成する工程であることを特徴とする請求項10又は11に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1導電型半導体層表面に第2導電型CCDチャネル領域を形成する工程は、
前記複数の第1導電型柱状半導体層の側面及び第2導電型光電変換領域の側面に窒化膜を形成する工程と、
前記複数の第1導電型柱状半導体層間の前記第1導電型半導体層表面に第2導電型不純物領域を形成する工程と、
前記第1導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成するためのマスク材を前記第2導電型不純物領域上に堆積する工程と、
前記第1導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域をイオン注入により前記第2導電型不純物領域に形成する工程と、
をさらに含み、
よって、少なくとも隣り合う前記第1導電型柱状半導体層列の間の各々において列方向に延び、互いに分離された第2導電型CCDチャネル領域を形成することを特徴とする請求項10又は11に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記複数の第1導電型柱状半導体層の側面及び第2導電型光電変換領域の側面に窒化膜を形成する工程は、該工程の前の工程により形成された構造の表面に窒化膜を形成し、エッチバックすることにより、前記複数の第1導電型柱状半導体層の側面、前記第2導電型光電変換領域の側面及び該第2導電型光電変換領域の表面の第1導電型の高濃度不純物領域の側面に窒化膜をサイドウォールスペーサ状に残存させるものであることを特徴とする請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。
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