KR20060076212A - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20060076212A
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Abstract

수광부(15)가 형성된 반도체 기판(1)을 구비하는 고체 촬상 장치이다. 수광부(15)는, 반도체 기판(1)에 형성된 p형의 제1 불순물 영역(표면 반전층)(6)과, 표면 반전층(6) 하에 형성된 n형의 제2 불순물 영역(광전 변환 영역)(4)을 가지고 있다. 광전 변환 영역(4)은, 반도체 기판(1)에 n형의 불순물을 도입하여 형성한다. 표면 반전층(6)은, 반도체 기판(1)의 광전 변환 영역(4)이 형성된 영역에, 인듐을 도입하여 형성한다.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 l에 있어서의 고체 촬상 장치의 제조 방법의 주요 연속된 공정을 도시하는 단면도이다. 도 2(a)∼도 2(d)는 일련의 주요 공정을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 제조 방법의 주요 연속된 공정을 도시하는 단면도이다. 도 3(e)∼(h)는, 도 2(d)에 도시한 공정후에 연속되는 일련의 주요 공정을 도시한다.
도 4는 백색 결함·암전류 불량수와 표면 반전층을 형성할 때의 이온 주입량과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 수광부의 불순물 농도 분포를 도시하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 반도체 기판(n형 실리콘 기판) 2 : p형 웰
3 : n형 영역(수직 CCD부의 매립 채널)
4 : 수광영역(제2 불순물 영역)
5 : 소자분리영역으로서 기능하는 p형 영역
6 : p형의 표면 반전층(제1 불순물 영역)
7 : p형 영역 8 : 절연막
9 : 전송 게이트 전극 10 : 차광막
10a : 개구부 11 : 층간 절연막
12 : 반사 방지막 13 : 표면 보호막
14 : 보호 산화막 15 : 수광부(포토다이오드)
16 : 수직 CCD부
본 발명은 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재, 고체 촬상 장치로는, 신호 전하의 독출에 CCD(Charge Coupled Device:전하 결합 소자)를 사용한 CCD형 촬상 장치가 주류로 되어 있다. 또한, 고체 촬상 장치에 있어서는, 화소의 미세화 진전에 의해, 화소수의 증대와 촬상 소자의 소형화의 현저한 향상이 실현된다.
일반적으로, 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라 등에 이용되는 고체 촬상 장치는, 수광부(포토 다이오드)와, 수직 전송용 CCD부(수직 CCD)와, 수평 전송용 CCD부(수평 CCD)를 구비하고 있고, 이들은 실리콘 기판상에 형성되어 있다. 수광 부는, 광전 변환을 행하고, 받은 광에 따라 신호 전하를 축적한다. 수직 전송용 CCD부는, 수광부에 축적된 신호 전하를 읽어내, 이를 수직 방향으로 전송한다. 수평 전송용 CCD부(수평 CCD)는 수직 전송용 CCD부에 의해서 전송된 신호 전하를 수평 방향으로 전송한다.
또한, 실리콘 기판 상에는, 절연막을 통해, 수직 전송용 CCD부 또는 수평 전송용 CCD부를 구성하는 전송 게이트 전극이 형성되어 있다. 또한, 실리콘 기판 상에는, 층간 절연막, 수광부 위쪽에 개구를 갖는 차광막, 표면 보호막이 순서대로 적층되고, 필요에 따라, 평탄화막, 컬러 필터 및 마이크로 렌즈도 순서대로 적층된다.
수광부는 복수개 형성되어 있고, 복수의 수광부는, 수평 방향 및 수직 방향을 따라서 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 수직 전송용 CCD부는, 복수의 수광부의 수직 방향의 열마다 설치되어 있고, 각 열에 평행하게 형성되어 있다. 또한, 인터라인 전송의 경우, 수직 방향의 복수의 수광부의 열과, 수직 전송용 CCD부는 교대로 배치되어 있다. 또한, 하나의 수광부와, 그에 대응하는 수직 전송용 CCD부의 해당 수광부에 인접해 있는 부분으로 하나의 화소가 구성되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 전송 게이트 전극에 소정의 신호 전압을 인가하여 각 CCD부를 구동하면, 수광부에의 광의 입사에 의해서 발생한 신호 전하는, 수직 전송용 CCD부, 수평 전송용 CCD부로 순차 전송된다. 또한, 신호 전하는 최종적으로, 수평 CCD에 접속된 출력 회로에서 화상 신호로서 출력된다.
그런데, 고체 촬상 장치에 있어서는, 입사광을 완전히 차단해도 출력 신호가 관측되는 경우가 있다. 이는 암전류나 백색 결함(白キズ)이라고 불리는 일종의 노이즈 신호이고, 노이즈 신호는 온도 상승에 따라 지수 함수적으로 증가하는 것이 알려져 있다.
현재, 암전류나 백색 결함의 발생을 억제하기 위해서, 일반적으로, 수광부의 구조로서, 매립 포토 다이오드가 이용된다. 매립 포토 다이오드는, 실리콘 기판에 형성된 광전 변환 영역(반도체 영역) 상에, 도전형을 반전시킨 반도체 영역(표면 반전층)을 형성하여 구성된다.
매립 포토 다이오드는, 표면 반전층에 의해, 포토 다이오드와 그 표면 산화막(절연막)과의 계면 준위나, 포토 다이오드 표면 근방의 결정 결함에 기인하는 암전류나 백색 결함을 억제한다. 매립 포토 다이오드의 제조는, 예를 들면, 포토다이오드 표면(광전 변환 영역)이 n형이면, p형의 불순물(붕소(B))을 표면에 얕게 이온 주입하고, p형의 표면 반전층을 형성함으로써 행해진다. 또한, 이온 주입 후는, 이온 주입에 의한 실리콘 기판의 결정 결함을 회복시키기 위해서, 어닐링 등의 열처리 공정이 실시된다. 이렇게 하여 제조된 매립 포토 다이오드에 의하면, 열 여기된 전자를 p형 불순물에 의한 정공(正孔 : positive hole)과 재결합시킬 수 있으므로, 암전류나 백색 결함을 저감시킬 수 있다.
단, 매립 포토 다이오드에 있어서는, 이온 주입 시의 불순물 농도의 편차에 의해서 최표면의 불순물 농도가 저하하면, 표면 반전층의 암전류나 백색 결함을 억제하는 능력이 저하한다는 문제가 있다. 또한, 최표면의 불순물 농도의 저하를 억제하기 위해, 표면 반전층의 이온 주입량을 증가시킨 경우는, 이온 주입량이 어느 최적량을 넘었을 때에, 반대로 이온 주입에 의한 실리콘 기판의 결정 결함이 증가해 버리고, 백색 결함의 수가 다시 증가해 버린다는 문제도 있다. 또한, 표면 반전층의 이온 주입량이 최적량이라도, 백색 결함의 발생량을 어느 일정값 이하로 저감시킬 수 없다는 문제도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 일본국 특개평 6-163971호 공보에는, 표면 반전층을 형성할 때에, 종래의 표면 반전층의 더욱 표면측에, 종래의 표면 반전층과 동일한 도전형으로, 이보다도 불순물 농도가 높은 층을 형성하는 제조 방법이 제안되어 있다. 상기 문헌에 기재된 제조 방법에 의하면, 이온 주입 시의 불순물의 편차에 의한 최표면의 불순물 농도의 저하를 억제할 수 있다고 생각된다. 또한, 이온 주입시에 실리콘 기판에 결정 결함이 생기는 것을 억제할 수 있으므로, 이온 주입량의 증가에 의한 결정 결함의 증가를 더욱 억제할 수 있고, 또한 이온 주입량을 최적량으로 했을 때의 백색 결함의 발생량의 저감화를 도모할 수 있다고 생각된다.
그러나, 표면 반전층의 형성을 위해 이온 주입되는 붕소(B)는, 열에 의해서 확산되기 쉬운 특성을 구비하고 있다. 따라서, 표면 반전층의 형성에 붕소(B)를 도입한 경우는, 열 처리 공정에 의해서 붕소(B)는 광전 변환 영역으로 확산되어 버린다. 이 때문에, p형 불순물을 포토 다이오드 표면에서 엷게, 또한 진하게 분포시키는 것은 곤란하다. 또한, 붕소(B)의 확산에 의해, 광전 변환 영역은 좁혀져 버린다.
이들 점에서, 상기 문헌에 기재된 제조 방법을 포함해 종래의 제조 방법에 있어서는, 포토 다이오드에서 발생하는 도너(donor)량이 적어, 포화 전하량(최대 축적 전하량)을 높게 할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 상기 문헌에 기재된 제조 방법을 이용한 경우라도, 이온 주입량의 증가에 의한 실리콘 기판의 결정 결함 증가의 억제는 충분하지 않다. 또한, 이온 주입량을 최적량으로 했을 때의 백색 결함의 발생량의 저감화도 충분하지 않다. 이 때문에, 이온 주입시에 실리콘 기판에 생기는 결정 결함을 더욱 억제하여, 백색 결함의 발생을 보다 한층 더 저감할 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 상기 문제를 해소하여, 암전류나 백색 결함의 발생을 종래에 비해서 저감시키는 동시에, 포토 다이오드의 포화 전하량의 향상을 도모할 수 있는 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 있어서의 고체 촬상 장치는, 수광부가 형성된 반도체 기판을 구비하고, 상기 수광부는, 상기 반도체 기판내에 형성된 p형의 제1 불순물 영역과, 상기 제1 불순물 영역 하에 형성된 n형의 제2 불순물 영역을 갖는 고체 촬상 장치로서, 상기 제1 불순물 영역은, 불순물로서 인듐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 있어서의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광부가 형성된 반도체 기판을 구비하고, 상기 수광부는, 상기 반도체 기판 내에 형성된 p형의 제1 불순물 영역과, 상기 제1 불순물 영역 하에 형성된 n형의 제2 불순물 영역을 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, (a) 상기 반도체 기판에, n형의 불순물을 도입하고, n형의 제2 불순물 영역을 형성하는 공정과, (b) 상기 반도체 기판에, 인듐을 도입하여, p형의 제1 불순물 영역을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 있어서, 매립 포토 다이오드의 표면 반전층이 되는 제1의 불순물 영역은, 불순물로서 인듐을 포함하고 있다. 또한, 인듐은, 종래의 표면 반전층의 형성에 사용된 붕소에 비해서, 질량수가 크고, 확산 계수가 작다는 특성을 구비한다.
이 때문에, 제1의 불순물 영역(표면 반전층)은, 종래의 표면 반전층에 비해서, 이온 주입후의 열처리 공정을 거쳐도 급준한 불순물 분포를 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 포토 다이오드 표면에서 얕고, 또한 진하게 분포한 표면 반전층을 가진 매립 포토 다이오드를 얻을 수 있다. 그 결과, 포토 다이오드의 포화 전하량의 향상과, 암전류나 백색 결함 발생의 억제를 도모할 수 있어, 종래의 고체 촬상 장치에 비해서, 출력 화상의 화질이 양호한 고체 촬상 장치를 얻을 수 있다.
또한, 불순물로서 인듐을 도입하는 경우는, 붕소를 도입하는 경우와 달리, 반도체 기판의 인듐이 도입된 영역에서 아몰퍼스(amorphous)화를 생기게 할 수 있다. 이는 인듐의 질량수가 붕소의 질량수에 비해서 훨씬 크기 때문이다. 이 때문에, 불순물로서 인듐을 도입한 경우는, 붕소만을 도입한 경우에 비해, 어닐링 등의 열 처리에 의한 결정 결함의 회복 정도를 높일 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 고 체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 종래에 비해서, 반도체 기판의 결정 결함을 원인으로 하는 암전류나 백색 결함의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서의 고체 촬상 장치는, 수광부가 형성된 반도체 기판을 구비하고, 상기 수광부는, 상기 반도체 기판에 형성된 p형의 제1 불순물 영역과, 상기 제1 불순물 영역 하에 형성된 n형의 제2 불순물 영역을 갖는 고체 촬상 장치로서, 상기 제1 불순물 영역은, 불순물로서 인듐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
붕소 및 인듐의 억셉터 준위의 활성화 에너지는 각각, 0.045mV, 0.16mV이다. 한편, 암전류나 백색 결함은 온도 상승과 함께 지수 함수적으로 증가하는데, 그 원인이 되는 결정 결함이나 금속 불순물 등은, 밴드 갭 중앙 부근에 에너지 준위를 가지고, 그 활성화 에너지는 약 0.4∼0.6mV이다.
이와 같이, 인듐의 억셉터 준위는, 붕소의 그것과 비교해 깊어지는데, 암전류나 백색 결함의 원인이 되는 결정 결함이나 금속 불순물 등의 에너지 준위보다는 충분히 얕게 되어 있다. 또한, 인듐의 실온에서의 활성화률은 붕소의 그것보다도 낮아지는데, 인듐은 온도 상승에 따라 활성화율이 지수 함수적으로 높아진다는 특징을 구비한다. 이 때문에, 표면 반전층이 되는 상기 제1 불순물 영역에, 불순물로서 인듐을 도입함으로써, 온도 상승에 의한 백색 결함의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 본 발명에 있어서의 고체 촬상 장치에 있어서는, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이고, 상기 제1 불순물 영역이, 상기 불순물로서, 붕소를 더 포함하고 있는 양태로 하는 것이 바람직하다. 상기 양태에 의하면, 불순물의 도입에 의한 결정 왜곡을 억제할 수 있고, 이에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생까지도 저감시키므로, 더욱 출력 화상의 화질의 향상을 도모할 수 있다.
구체적으로, 인듐, 붕소, 실리콘의 원자 반경은, 각각, 1.44Å(l.23), 0.88Å(0.75), 1.17Å(1.00)이다(원자 반경에 인접하여 기재된 괄호 기재는 실리콘의 원자 반경에 대한 비율을 표시한다). 따라서, 실리콘 기판에 인듐과 붕소를 도입한 경우는, 인듐은, 그 원자 반경이 실리콘의 원자 반경보다도 크기 때문에, 주위의 결정에 압축 응력이 미친다. 한편, 이 경우, 붕소의 원자 반경은 실리콘의 원자 반경보다도 작으므로, 주위의 결정에 인장 응력을 미친다.
이 때문에, 매립 포토 다이오드의 표면 반전층의 불순물로서, 인듐뿐만 아니라 붕소도 도입하면, 인듐만을 도입하는 경우나, 붕소만을 도입하는 경우와 비교해, 응력에 의한 결정 왜곡을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 양태에 있어서는, 상기 제1 불순물 영역에서, 상기 인듐과 상기 붕소와의 총량(N)에 대한 인듐량(N1)의 비율(N1/N)이 0.4이상 0.6이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 설정한 경우, 응력에 의한 결정 왜곡이 가장 작아지므로, 결정 왜곡에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 한층 더 저감시킬 수 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광부가 형성된 반도체 기판을 구비하고, 상기 수광부는, 상기 반도체 기판에 형성된 p형의 제1 불순물 영역과, 상기 제1 불순물 영역 하에 형성된 n형의 제2 불순물 영역을 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서, (a) 상기 반도체 기판에, n형의 불순물을 도입하여, n형의 제2 불순물 영역을 형성하는 공정과,
(b) 상기 반도체 기판에, 인듐을 도입하고, p형의 제1 불순물 영역을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서는, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이고, 상기 (b)의 공정에서, 상기 인듐의 도입이, 도우즈량을 5×1013(개/㎠) 이상으로 설정한 이온 주입에 의해서 행해지는 양태로 하는 것이 바람직하다. 상기 양태로 한 경우는, 반도체 기판(실리콘 기판)의 인듐이 도입(이온 주입)된 영역에서의 아몰퍼스화를 더욱 촉진할 수 있고, 어닐링에 의한 결정 결함의 회복 정도를 한층 더 높일 수 있다.
또한, 질량수가 작은 붕소를 이온 주입한 경우는, 아몰퍼스화는 일어나지 않으므로, 이온 주입에 의한 결정 결함을 회복시키기 위해서는 800℃ 이상의 고온의 조건 하에서 어닐링 등의 열 처리를 행할 필요가 있다. 이에 대해, 상기 양태의 경우는, 아몰퍼스화가 촉진되므로, 450℃∼550℃ 정도의 저온의 조건 하에서 어닐링 등의 열처리를 행하는 것만으로, 결정 결함을 회복할 수 있다. 이 때문에, 상기 양태에 의하면, 종래에 비해, 이온 주입후의 열처리 온도를 저하시킬 수 있으므로, 이 점에서도 불순물 영역에서의 불순물의 열 확산을 억제할 수 있다. 또한, 이에 따라, 포토 다이오드의 포화 전하량의 향상을 더욱 도모할 수 있고, 출력 화상의 화질을 보다 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서는, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이고, 상기 (b)의 공정에서, 붕소(B)가 더 도입되고, 상기 인듐 및 상기 붕소의 도입이 이온 주입에 의해서 행해지는 양태로 하는 것이 바람직하다. 상기 양태로 한 경우는, 고체 촬상 장치에 있어서 이미 설명한 바와 같이, 불순물의 도입에 의한 결정 왜곡을 억제할 수 있다. 이 때문에, 제조된 고체 촬상 장치에 있어서, 결정 왜곡에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 저감시킬 수 있고, 출력 화상의 화질의 향상을 더욱 꾀할 수 있다.
또한, 상기 양태에 있어서는, 상기 (b)의 공정이, 상기 제1의 불순물 영역에서, 상기 인듐(In)과 상기 붕소(B)와의 총량(N)에 대한 상기 인듐(In)량(N1)의 비율(N1/N)이, 0.4이상 0.6이하가 되도록 행해지는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정한 경우는, 고체 촬상 장치에 있어서 이미 설명한 바와 같이, 응력에 의한 결정 왜곡이 가장 작아지므로, 결정 왜곡에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 한층 더 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 양태에 있어서, 상기 (b)의 공정에서, 상기 인듐의 이온 주입후에, 상기 붕소의 이온 주입이 행해지는 것이 바람직하다. 이 경우, 인듐의 이온 주입에 의해서 반도체 기판이 아몰퍼스화한 후에, 붕소가 이온 주입되게 된다. 따라서, 붕소만을 이온 주입하는 경우에 비해, 이온 주입후의 어닐링 등의 열 처리 시의 온도를 낮출 수 있다. 이 때문에, 붕소의 열 확산의 억제를 꾀할 수 있다.
또한, 종래부터, 매립 포토다이오드의 표면 반전층의 형성을 위해, 붕소를 얕고, 또한 진하게 분포시키는 방법으로서, 붕소를 이온 주입하기 전에 실리콘을 이온 주입하고, 실리콘 기판의 표면을 미리 아몰퍼스화하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 실리콘은 p형 불순물이 아니므로, 표면 반전층의 형성을 위해서는, 본 발 명에 비해서 붕소의 도우즈량을 높게 설정할 필요가 있다. 이 때문에, 실리콘의 이온 주입에 의한 아몰퍼스화에 의해서 열처리 온도를 낮출 수 있어도, 본 발명에 비해서, 열확산하는 붕소량이 많아, 결과적으로, 포화 전하량의 향상은 곤란하다.
또한, 인듐의 이온 주입후에, 붕소의 이온 주입이 행해지는 경우에 있어서도, 인듐의 도우즈량은, 상술한 바와같이 5×1013(개/㎠) 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 450℃∼550℃ 정도의 저온의 조건 하에서 어닐링 등의 열처리를 행하는 것만으로, 결정 결함을 회복할 수 있다. 또한, 실리콘을 이온 주입하는 경우는, 5×1013(개/㎠) 정도의 도우즈량으로는 아몰퍼스화는 일어나지 않으므로, 인듐을 이온 주입하는 경우에 비해서, 실리콘의 도우즈량은 매우 높게 설정할 필요가 있다. 이 때문에, 이온 주입에 걸리는 비용이 높아진다.
또한, 상기 본 발명에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 있어서는, 상기 수광부의 위쪽, 즉, 표면 반전층이 되는 상기 제1 불순물 영역의 위쪽에는 반사 방지막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 수광부에 입사하는 광의 손실을 억제할 수 있다. 또한, 반사 방지막의 형성 재료로는, 실리콘 질화막을 들 수 있다.
단, 실리콘 질화막을 반사 방지막으로서 사용하는 경우는, 반사 방지막에 인듐을 이온 주입하고, 반사 방지막이 불순물로서 인듐을 포함한 양태로 하는 것이 바람직하다. 이 양태로 한 경우는, 실리콘 질화막의 내부에 응력이 생긴 경우에, 이를 완화시킬 수 있어, 상기 응력에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 억제 할 수 있다.
실리콘 질화막은 결정 구조가 치밀하므로, 큰 응력이 내재해 버리는 경우가 있다. 이 경우, 실리콘 질화막으로 형성된 반사 방지막의 단차 부분 등에서 응력 집중이 생기는 경우가 있고, 반도체 기판면이 이 응력 집중의 영향을 받으면, 백색 결함이 발생해 버리는 경우가 있다. 그러나, 반사 방지막 중에 인듐을 이온 주입한 경우는, 실리콘 질화막 중의 결합이 절단되므로, 실리콘 질화막에 내재하는 응력을 완화할 수 있다.
또한, 실리콘 질화막 중의 결합의 절단은, 인듐 대신에 비소를 이온 주입함으로써 행하는 것도 가능하다. 단, 비소는 n형 불순물이므로, 이온 주입 시의 불순물 농도의 편차에 의해서, 매립 포토 다이오드의 표면 반전층까지 관통해 나가는 경우가 있다. 이 경우, 포토 다이오드의 표면 반전층의 불순물 농도가 저하하여, 표면 반전층의 암전류나 백색 결함을 억제할 능력이 저하해 버린다. 한편, 인듐은 p형 불순물이므로, 매립 포토 다이오드의 표면 반전층까지 관통해 나가더라도, 표면 반전층의 암전류나 백색 결함을 억제하는 능력을 저하시키지 않는다.
(실시 형태 1)
이하, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 대해서, 도 1∼도 3을 참조하면서 설명한다. 처음에, 도 1을 이용해, 본 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 구성을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 구성을 도시하는 단면도이다. 단, 도 1은 고체 촬상 장치의 일부, 구체적으로는, 이를 구성하는 복수의 화소의 하나를 나타낸 것이 다. 하나의 화소는, 수광부(15)와, 수직 CCD부(16)를 갖는다. 복수의 화소는, 2차원적(매트릭스 형상)으로 배열되어 있고, 고체 촬상 장치를 구성하고 있다.
도 1에 도시하는 바와같이, 본 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치는, 수광부(15)를 구비한 반도체 기판(1)을 구비한다. 수광부(15)는, 매립 포토 다이오드이다. 또한, 수광부(15)는, 반도체 기판(1)에 형성된 p형의 제1 불순물 영역(6)과, 제1 불순물 영역(6)의 하층에 형성된 n형의 제2 불순물 영역(4)을 가지고 있다.
제1 불순물 영역(6)은, 수광부(15)와 그 표면 산화막(절연막(8))과의 계면 준위(Si/SiO2 계면 준위)나, 수광부(15)의 표면 근방의 결정 결함에 기인하는 암전류나 백색 결함의 영향을 저감시키도록 형성된 표면 반전층이다. 제2 불순물 영역(4)은, 포토 다이오드의 광전 변환 영역이다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 「표면 반전층(6)」, 「광전 변환 영역(4)」으로 기재한다.
본 실시 형태 1에 있어서, 반도체 기판(1)은 n형의 실리콘 기판이다. 또한, 도 1에 도시하는 바와같이, 반도체 기판(1)은, 수직 CCD부(16)를 구비한다. 또한, 반도체 기판(1)은, 도시하지 않지만, 수평 CCD부(도시하지 않음)도 구비한다. 반도체 기판(1)의 표면에는, 절연막(8)이 형성되어 있다. 본 실시 형태 1에서, 절연막(8)은, 실리콘 산화막(SiO2막)이다. 반도체 기판(1)의 내부에는 p형 웰(2)이 형성되어 있고, 수광부(15) 및 수직 CCD부(16)는 p형 웰(2)이 형성된 영역에 형성되어 있다.
수직 CCD부(16)는, p형 영역(7)과, 그 위에 형성된 n형 영역(3)과, 절연막(8)을 통해 설치된 전송 게이트 전극(9)을 구비한다. 절연막(8)의 일부는 전송 게이트 전극(9)의 게이트 절연막으로서 기능한다. n형 영역(3)은, 수직 CCD부(16)의 매립 채널이다. 또한, 본 실시 형태 1에서, 전송 게이트 전극(9)은 폴리실리콘으로 형성되어 있다. 또한, 전송 게이트 전극(9)은 층간 절연막(11)에 의해서 피복되어 있다.
또한, 도 1에 있어서는, 2개의 수직 CCD부(16)가 도시되어 있는데, 이 중 한쪽이 수광부(15)에 축적된 전하의 독출에 사용되고, 다른 쪽은 도시되지 않은 다른 수광부에 축적된 전하의 독출에 사용된다. 또한, 도 1에 도시하는 바와같이, 반도체 기판(1)에 있어서의 각 수직 CCD부(16)와 수광부(15)와의 사이의 영역에는, 소자 분리로서 기능하는 p형 영역(5)이 형성되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와같이, 반도체 기판(1) 상에는, 수광부(15)에만 광을 입사시키기 위해, 수광부(15)의 위쪽에 개구부(l0a)를 갖는 차광막(10)이 형성되어 있다. 본 실시 형태 1에 있어서, 차광막(10)은, 텅스텐(W)에 의해서 형성되어 있다. 또한, 수광부(15)의 위쪽의 개구부(10a) 내측의 영역에는, 반사 방지막(12)이 형성되어 있다. 반사 방지막(12)은, Si/SiO2 계면에 있어서의 입사광의 광 손실을 억제한다. 또한, 본 실시 형태 1에서, 반사 방지막(12)은 실리콘 질화막(SiN)이다. 또한, 본 실시 형태 1에서는, 고체 촬상 장치의 전면을 덮도록 표면 보호막(13)도 형성되어 있다.
이와 같이, 종래의 고체 촬상 장치와 마찬가지로, 본 실시 형태 1에 있어서도, 고체 촬상 장치는 수광부(15)와 수직 CCD부(16)를 구비하고 있고, 수광부(15)는 광전 변환 영역(4)과 표면 반전층(6)을 가지고 있다. 단, 본 실시 형태 1에 있어서, 표면 반전층(6)은, 종래의 고체 촬상 장치의 붕소(B)만을 불순물로서 포함한 표면 반전층과 달리, 불순물로서 인듐(In)을 포함하고 있다. 또한, 인듐(In)은, 붕소(B)에 비해서, 질량수가 크고, 확산 계수가 작다는 특성을 구비한다.
이 때문에, 표면 반전층(6)은, 종래의 표면 반전층에 비해서, 이온 주입후의 열 처리 공정을 거쳐도 급준한 불순물 분포를 유지하고 있고, 불순물은 포토 다이오드 표면에서 얕고, 또한 진하게 분포하고 있다. 그 결과, 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치에 의하면, 수광부(포토 다이오드)(15)의 포화 전하량의 향상을 꾀할 수 있어, 종래의 고체 촬상 장치에 비해서, 출력 화상의 화질의 향상을 꾀할 수 있다.
다음에, 도 1에 도시한 본 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 제조 방법에 대해서 도 2 및 도 3을 이용해 설명한다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 제조 방법의 주요 연속된 공정을 도시하는 단면도이다. 도 2(a)∼도 2(d)는 일련의 주요 공정을 나타내고, 도 3(e)∼(h)는, 도 2(d)에 도시한 공정의 후에 연속되는 일련의 주요 공정을 나타낸다. 또한, 도 2 및 도 3에 있어서는, 단면에 나타난 선만을 표시한다.
최초에, 도 2(a)에 도시하는 바와같이, 반도체 기판(n형의 실리콘 기판)(1)의 표면에, 보호 산화막(14)이 되는 실리콘 질화막(SiN)을 성막하고, 그 위에 붕소 (B)를 이온 주입하여 p형 웰(2)을 형성한다. 또한, 광전 변환 영역(4)의 형성에 대응한 레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 비소(As)를 이온 주입하여, 광전 변환 영역(4)을 형성한다. 비소(AS)의 이온 주입은, 예를 들면, 가속 에너지를 550KeV, 도우즈량을 2.6×1012개/㎠로 설정하여 행한다. 그 후, 레지스트 패턴을 제거하고, 질소 분위기 중에서 예를 들면 온도를 900℃∼1100℃, 특히 1000℃, 시간을 30초∼40분, 특히 20분으로 설정하여 어닐링을 행한다.
다음에, 도 2(b)에 도시하는 바와같이, 매립 채널이 되는 n형 영역(3)의 형성에 대응한 레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 붕소(B), 비소(As)를 순서대로 이온 주입한다. 이에 따라, p형 영역(7)과 매립 채널이 되는 n형 영역(3)이 형성된다. 그 후, 레지스트 패턴을 제거한다.
다음에, 도 2(c)에 도시하는 바와같이, 보호 산화막(14)을 박리한 후, 열 산화법을 실시하여, 반도체 기판(1)의 표층에, 두께가 약 30㎚인 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어지는 절연막(8)을 형성한다. 또한, 소자 분리가 되는 p형 영역(5)의 형성에 대응한 레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성하고, 붕소(B)를 이온 주입하여 p형 영역(5)을 형성한다. 이에 따라, 수광부(15)가 되는 광전 변환 영역(4)과, 수직 CCD부(16)의 매립 채널이 되는 n형 영역(3)은 p형 영역(5)에 의해서 사이가 분리된다. 그 후, 레지스트 패턴을 제거한다.
다음에, 도 2(d)에 도시하는 바와같이, CVD법(기상 성장법)에 의해서 폴리 실리콘막(250㎚)을 성장시키고, 폴리 실리콘막을 건식 에칭하여, 전송 게이트 전극 (9)을 형성한다. 또한, 전송 게이트 전극(9)을 마스크로 하여 인듐(In)을 이온 주입하고, 수광 영역(4)의 표층에 p형의 표면 반전층(6)을 형성한다.
본 공정에서의 인듐(In)의 이온 주입은, 예를 들면, 가속 에너지를 50Kev, 도우즈량을 5×1013개/㎠ 이상, 특히 1×1014개/㎠로 설정하여 행하는 것이 바람직하다. 또한, 인듐의 이온 주입에 있어서, 도우즈량을 5×1013개/㎠ 이상으로 하는 것이 바람직한 것은, 반도체 기판(실리콘 기판)(1)의 이온 주입된 영역의 아몰퍼스화를 촉진하고, 다음 어닐링에 의한 결정 결함의 회복 정도를 높이기 위함이다.
그 후, 질소 분위기 중에서 어닐링을 행하는데, 본 공정에서는, 인듐이 이온 주입되어 있고, 이온 주입된 영역에서는 실리콘이 아몰퍼스화되어 있다. 이 때문에, 본 공정에서의 어닐링은, 붕소를 이온 주입하는 다른 공정에 비해, 어닐링 온도는 낮아도 된다. 본 공정에서는, 예를 들면 온도를 450℃∼550℃, 시간을 20분으로 설정하여 어닐링을 행할 수 있다. 이와 같이, 어닐링 온도를 낮게 설정할 수 있으므로, 이에 의해서도 표면 반전층(6)에 있어서의 불순물의 열 확산이 억제된다.
다음에, 도 3(e)에 도시하는 바와같이, 열산화법을 실시하여, 전송 게이트 전극(9)을 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어지는 층간 절연막(11)으로 피복한다. 다음에, 도 3(f)에 도시하는 바와같이, 스퍼터링법에 의해서, 두께가 200㎚인 텅스텐(W)막을 성막하고, 이어서, 수광부(15)의 위쪽의 개구해야 할 부분을 건식 에칭에 의해서 제거한다. 이에 따라, 수광부(15)의 위쪽에 개구부(10a)를 갖는 차광막 (10)이 형성된다.
다음에, 도 3(g)에 도시하는 바와같이, 감압 CVD법에 의해서, 두께가 60㎚인 실리콘 질화막을 성막하고, 이어서, 습식 에칭법에 의해서, 개구부(10a) 내에 존재하지 않는 실리콘 질화막을 제거한다. 이에 따라, 개구부(10a) 내에, 반사 방지막(12)이 형성된다.
또한, 반사 방지막(12)의 형성을 위한 에칭법은 특별히 한정되지 않고, 습식 에칭법 대신에, 건식 에칭법을 이용해도 된다. 또한, 도 1, 도 3(g) 및 도 3(h)의 예에서, 반사 방지막(12)은 수광부(15)의 상부에만 형성되어 있는데, 이 예에 한정되는 것도 아니다. 예를 들면, 반사 방지막(12)은, 전송 게이트 전극(9)의 상층이나 하층까지 연장되어 형성되어도 되고, 차광막(10)까지도 피복하도록 형성되어도 된다.
그 후, 도 3(h)에 도시하는 바와같이, CVD법에 의해서, 반도체 기판(1)의 표면 전체를 덮는 표면 보호막(13)을 성막한다. 표면 보호막(13)은 실리콘 산화막(SiO2)이다. 이상의 도 2(a)∼도 3(h)의 공정에 의해, 도 1에 도시한 고체 촬상 장치가 얻어진다.
여기서, 도 4 및 도 5를 이용해 본 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 성능 평가를 행한다. 우선, 도 1에 도시하는 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 출력 화면과, 종래의 고체 촬상 장치의 출력 화면에 대해, 이들 출력 화면에 발생한 백색 결함 및 암전류를 60℃의 조건하에서 측정했다. 또한, 종래의 고체 촬상 장치로는, p형의 표면 반전층이 붕소(B)의 이온 주입에 의해서 형성된 것을 이용했다. 또한, 종래의 고체 촬상 장치에 있어서, 표면 반전층 형성 시의 붕소의 이온 주입은, 가속 에너지를 10KeV, 도우즈량을 1×1014개/㎠로 설정하여 행해진다.
결과적으로, 종래의 고체 촬상 장치의 출력 화면에 있어서는, 300만 화소 중의 5화소에 백색 결함이 발생하고, 암전류는 평균 1mV였다. 이에 대해, 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치에서 백색 결함은 인식되지 않고, 암전류도 평균 0.5mV 였다. 이로부터, 본 실시 형태 1에 의하면, 종래에 비해, 백색 결함 및 암전류를 저감할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 백색 결함·암전류 불량수[개]와 표면 반전층을 형성할 때의 이온 주입량(도우즈량[개/㎠])과의 관계를 도시하는 도면이다. 백색 결함·암전류 불량수[개]는, 60℃의 조건 하에서의, 백색 결함 발생 및 암전류 1mV 이상이라는 조건을 하나라도 만족시키는 고체 촬상 장치의 개수를 나타낸다.
또한, 도 4중의 파선은, p형의 표면 반전층을 붕소(B)의 이온 주입에 의해서 형성한 종래의 고체 촬상 장치의 경우를 도시한다. 도 4중의 실선은, p형의 표면 반전층을 인듐(In)의 이온 주입에 의해서 형성한 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 경우를 도시한다.
도 4로부터 명백한 바와같이, 붕소(B)를 이온 주입하여 표면 반전층이 형성되는 종래의 고체 촬상 장치의 경우는, 이온 주입량이 소정량을 넘으면 이온 주입 량의 증가에 따라서 불량수가 증가한다. 이는 이온 주입량이 소정량을 넘으면, 실리콘 기판의 결정 결함이 증가하기 때문이다.
이에 대해, 인듐(In)을 이온 주입하여 표면 반전층이 형성되는, 본 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 경우는, 종래에 있어서는 불량수가 증가로 바뀐 이온 주입량을 넘어도 불량수는 감소한다. 또한, 인듐(In)을 이온 주입하는 본 실시 형태 1에서는, 종래에 비해서, 이온 주입량의 증가에 의한 불량수 감소의 여지가 커진다.
이러한 결과가 얻어진 것은, 불순물로서 인듐(In)을 도입한 경우는, 붕소(B)만을 도입한 경우에 비해, 어닐링 등의 열처리에 의한 결정 결함의 회복 정도를 높일 수 있기 때문이다. 따라서, 본 실시 형태 1에 의하면, 종래에 비해, 이온 주입량의 증가에 의한 반도체 기판의 결정 결함의 증가를 억제할 수 있고, 또한 백색 결함의 발생량의 저감화를 꾀할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 수광부의 불순물 농도 분포를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5에 있어서는, 종래의 고체 촬상 장치의 수광부에서의 표면 반전층의 불순물 농도 분포도 표시되어 있다. 도 5중의 파선은, 종래의 고체 촬상 장치에 있어서의, 붕소(B)의 이온 주입에 의해서 형성된 표면 반전층의 불순물 농도 분포를 표시한다. 도 5중의 실선은, 표면 반전층이 인듐(In)의 이온 주입에 의해서 형성된, 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치의 수광부의 불순물 농도 분포를 표시한다.
도 5에 도시하는 바와같이, 본 실시 형태 1에서 얻어진 표면 반전층에서는 종래의 붕소(B)의 이온 주입만에 의해 형성된 표면 반전층에 비해, 불순물이 수광부 표면에서 얕고, 또한 진하게 분포하고 있다. 이 때문에, 본 실시 형태 1에 의하면, 계면 준위나 이온 주입에 의한 결정 결함에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 저감하는 동시에, 포토다이오드의 포화 전하량의 저하를 억제할 수 있다. 이 결과, 본 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치는, 종래의 고체 촬상 장치에 비해, 출력 화상의 화질의 향상을 꾀할 수 있다.
(실시 형태 2)
다음에, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태 2에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법은, 이하의 점을 제외하고, 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법과 동일하게 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 적절히, 실시 형태 1에서 나타낸 도 1∼도 3을 참조한다.
본 실시 형태 2에 있어서의 고체 촬상 장치에 있어서, 수광부(16)를 구성하는 광전 변환 영역(n형 영역)(4)의 상부에 위치하는 표면 반전층(6)은, 불순물로서 인듐(In)에 추가하여, 붕소(B)도 포함하고 있다. 즉, 도 2(d)에 도시한 공정에서, 인듐(In)의 이온 주입과, 붕소(B)의 이온 주입이 행해진다.
이 때문에, 본 실시 형태 2에 의하면, 표면 반전층(6)에 발생한 응력에 의한 결정 왜곡을 억제할 수 있고, 이에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생까지도 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태 2에 의하면, 실시 형태 1에 비해서, 출력 화상의 화질의 향상을 더욱 꾀할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2에 있어서, 표면 반전층(6)에 있어서의 인듐(In)과 붕소(B)의 총량(불순물 농도)(N)[개/㎤]에 대한 인듐량(불순물 농도)(N1)[개/㎤]의 비율(N1/N)은, 0.4이상 0.6이하로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정한 경우, 응력에 의한 결정 왜곡이 가장 작아지므로, 결정 왜곡에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 한층 더 저감시킬 수 있다.
본 실시 형태 2에 있어서, 비율(N1/N)의 설정은, 인듐(In) 및 붕소(B) 각각의 이온 주입 시의 도우즈량의 조정에 의해서 행할 수 있다. 예를 들면, 인듐(In)과 붕소(B)의 총 도우즈량에 대한 인듐(In)의 도우즈량의 비율이, 목표가 되는 비율(N1/N)이 되도록, 인듐(In) 및 붕소(B) 각각의 도우즈량을 조정한다. 또한, 이 경우, 불순물의 확산 계수를 고려하여, 각 도우즈량을 보정할 수도 있다. 상기 비율(N1/N)이 0.4이상 0.6이하의 범위 내에 있는지 여부의 판정은, 예를 들면, 2차 이온 질량 분석법(SIMS : Secondary Ion Mass Spectrometry)을 이용하여 불순물 농도 분포를 조사함으로써 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2에 있어서, 인듐(In)의 이온 주입은, 실시 형태 1의 경우와 동일한 이유로, 예를 들면, 가속 에너지를 50KeV, 도우즈량을 5×1013개/㎠ 이상, 특히 1×1014개/㎠로 설정하여 행하는 것이 바람직하다. 또한, 붕소(B)의 이온 주입은, 예를 들면, 가속 에너지를 10Kev, 도우즈량을 5×1013개/㎠로 설정하는 것이 좋다.
또한, 본 실시 형태 2에 있어서는, 인듐(In)의 이온 주입후에, 붕소(B)의 이 온 주입을 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 인듐(In)의 이온 주입에 의해서 반도체 기판이 아몰퍼스화한 후에, 붕소(B)가 이온 주입되게 된다. 따라서, 붕소(B)만을 이온 주입하는 경우에 비해서, 이온 주입후의 어닐링 등의 열 처리 시의 온도를 낮출 수 있어, 붕소(B)의 열 확산의 억제를 꾀할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2에 있어서의 고체 촬상 장치의 출력 화면에 대해서, 출력 화면에 발생한 백색 결함 및 암전류를 60℃의 조건 하에서 측정했다. 그 결과, 실시 형태 1의 고체 촬상 장치의 경우와 마찬가지로, 백색 결함은 인식되지 않았다. 또한, 암전류도 0.5mV였다. 이로부터, 본 실시 형태 2에 있어서도, 종래에 비해서, 백색 결함 및 암전류를 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
(실시 형태 3)
다음에, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태 3에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법은, 이하의 점을 제외하고, 실시 형태 1에 있어서의 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법과 동일하게 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 적절히, 실시 형태 1에서 나타낸 도 1∼도 3을 참조한다.
본 실시 형태 3에 있어서의 고체 촬상 장치에 있어서는, 실리콘 질화막(SiN)으로 형성된 반사 방지막(12)이, 불순물로서 인듐(In)을 포함하고 있다. 즉, 도 3(g)에 도시하는 공정에서, 반사 방지막(12)이 되는 실리콘 질화막(SiN)의 형성후에, 이 실리콘 질화막(SiN)에 대해 인듐(In)의 이온 주입이 행해진다. 그 후, 습식 에칭법 또는 건식 에칭법에 의해서, 차광막(10)의 개구부(10a) 내에 존재하지 않는 실리콘 질화막의 제거가 행해진다.
이와 같이, 본 실시 형태 3에 있어서는, 반사 방지막(12)에 불순물로서 인듐(In)이 도입되기 때문에, 실리콘 질화막의 결정 구조에 기인하여 내부 응력이 생긴 경우에, 이를 완화시킬 수 있다. 따라서, 내부 응력에 기인하는 암전류나 백색 결함의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 인듐(In)의 이온 주입은, 인듐(In)이 반사 방지막(12)을 관통해 나가 반도체 기판(1)에 이르지 않도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 인듐(In)이 반사 방지막(12)을 관통해 나가면, 반사 방지막(12)에 생긴 내부 응력의 완화를 충분히 행할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 따라서, 반사 방지막(12)이 되는 실리콘 질화막(SiN)에의 인듐(In)의 이온 주입은, 예를 들면, 가속 에너지를 10Kev, 도우즈량을 1×1014개/㎠로 설정한다.
또한, 인듐(In)이 반사 방지막(12)을 관통해 나가 반도체 기판(1)에 도달한 경우는, 반사 방지막(12)의 내부 응력 완화의 효과는 감소하지만, p형의 표면 반전층(6)의 표면 부근의 불순물 농도는 증가한다. 따라서, Si/SiO2 계면 준위의 영향을 억제하는 효과가 강해질 뿐이고, 표면 반전층에의 악영향은 없다.
또한, 본 실시 형태 3에 있어서의 고체 촬상 장치의 출력 화면에 대해서, 출력 화면에 발생한 백색 결함 및 암전류를 60℃의 조건하에서 측정했다. 그 결과, 실시 형태 1의 고체 촬상 장치의 경우와 마찬가지로, 백색 결함은 인식되지 않았다. 또한, 암전류는 0.3mV였다. 이로부터, 본 실시 형태 3에 있어서도, 종래에 비해서, 백색 결함 및 암전류를 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상술의 실시 형태 1∼실시 형태 3에 있어서는, 반도체 기판(1)으로서 n형의 실리콘 기판(1)을 이용한 예로 설명을 하는데, 본 발명은 이 예에만 한정되지 않고, 반도체 기판(1)으로서 p형의 실리콘 기판을 이용할 수 있다. 단, 반도체 기판(1)으로서 p형의 실리콘 기판을 이용한 경우는, 도 1에 도시한 p형 웰(2)을 반도체 기판(1)의 내부에 형성할 필요는 없고, p형 실리콘 기판의 반도체 영역을 p형 웰 대신에 이용할 수 있다.
또한, 상술의 실시 형태 1∼실시 형태 3에 있어서는, 고체 촬상 장치의 일례로서 CCD형의 고체 촬상 장치를 들어 설명을 하고 있는데, 본 발명은 이 예에 한정되지 않는다. 본 발명의 고체 촬상 장치는, MOS형의 고체 촬상 장치나, 이들 이외의 고체 촬상 장치여도 된다.
본 발명에 의하면, 출력 화상의 화질이 양호하고 포화 전하량이 많은 고체 촬상 장치를 얻을 수 있다. 이 고체 촬상 장치는, 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라 등에의 적용에 유용하고, 산업상의 이용 가능성을 구비하고 있다.
이상에서 설명한 실시 형태는, 어디까지나 본 발명의 기술적 내용을 명확하게 할 의도의 것으로서, 본 발명은, 이러한 구체예에만 한정되는 것이 아니라, 그 발명의 정신과 청구의 범위에 기재하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있어, 본 발명을 광의로 해석하여야 한다.

Claims (14)

  1. 수광부가 형성된 반도체 기판을 구비하고, 상기 수광부는, 상기 반도체 기판에 형성된 p형의 제1 불순물 영역과, 상기 제1 불순물 영역의 하층에 형성된 n형의 제2 불순물 영역을 갖는 고체 촬상 장치로서,
    상기 제1 불순물 영역은, 불순물로서 인듐을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이고, 상기 제1 불순물 영역이, 상기 불순물로서, 붕소를 더 포함하고 있는 고체 촬상 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제1 불순물 영역에서, 상기 인듐과 상기 붕소의 총량(N)에 대한 인듐량(N1)의 비율(N1/N)이 0.4이상 0.6이하인 고체 촬상 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 수광부의 위쪽에, 반사 방지막이 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 반사 방지막이, 실리콘 질화막에 의해서 형성되어 있는 고체 촬상 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 반사 방지막이, 불순물로서 인듐을 포함하고 있는 고체 촬상 장치.
  7. 수광부가 형성된 반도체 기판을 구비하고, 상기 수광부는, 상기 반도체 기판에 형성된 p형의 제1 불순물 영역과, 상기 제1 불순물 영역의 하층에 형성된 n형의 제2 불순물 영역을 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 반도체 기판에, n형의 불순물을 도입하고, n형의 제2 불순물 영역을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 반도체 기판에, 인듐을 도입하고, p형의 제1 불순물 영역을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이고,
    상기 (b)의 공정에서, 상기 인듐의 도입이, 도우즈량을 5×1013(개/㎠) 이상으로 설정한 이온 주입에 의해서 행해지는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 반도체 기판이 실리콘 기판이고,
    상기 (b)의 공정에서, 붕소가 더 도입되고, 상기 인듐 및 상기 붕소의 도입이 이온 주입에 의해서 행해지는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 (b)의 공정이, 상기 제1 불순물 영역에서, 상기 인듐과 상기 붕소의 총량(N)에 대한 상기 인듐량(N1)의 비율(N1/N)이, 0.4이상 0.6이하가 되도록 행해지는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 (b)의 공정에서, 상기 인듐의 이온 주입후에, 상기 붕소의 이온 주입이 행해지고, 상기 인듐의 이온 주입이, 도우즈량을 5×1013(개/㎠) 이상으로 설정해 행해지는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 (b)의 공정 종료후에, 상기 반도체 기판을 450℃∼550℃의 조건 하에서 열처리하는 공정이 실시되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 수광부의 위쪽에 실리콘 질화막에 의해서 반사 방지막을 형성하는 공정을 더 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 반사 방지막에 인듐을 이온 주입하는 공정을 더 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
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