KR20100070291A - 고체 촬상 장치, 그 제조 방법, 및 전자 정보 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 고체 촬상 장치는 복수의 광전 변환부, 전하 축적부, 및 전하 판독부를 포함하고, 상기 장치는 광전 변환부를 구성하는 복수의 확산층이 형성된 반도체 기판, 반도체 기판 상에 형성되어 전하 판독부를 구성하는 판독 게이트 전극, 판독 게이트 전극 측면에 형성된 절연 사이드월, 및 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층으로서 판독 게이트 전극에 대하여 절연막에 의해 자기정합적으로 위치 결정되어 있는 표면 확산층을 더 포함한다.
고체 촬상 장치, 광전 변환부, 전하 축적부, 전하 판독부, 전자 정보 기기
Description
본 출원은 2008년 12월 17일자로 출원된 특허 출원 2008-321522호의 35 U.S.C.§119(a) 하의 우선권을 주장한다.
본 발명은 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 전자 정보 기기에 관한 것이고, 특히 매립식 포토다이오드로 각각 이루어지는 수광부를 구비하고, 저전압 구동으로 수광부로부터의 신호 전하의 판독이 가능하고, 저노이즈 및 고화질을 실현한 고체 촬상 장치, 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 이러한 고체 촬상 장치를 이용한 전자 정보 기기에 관한 것이다.
종래, 고체 촬상 장치는 CCD형 고체 촬상 장치와, CMOS형 고체 촬상 장치를 포함한다. 예컨대, 특허문헌1은 CCD형 고체 촬상 장치를 개시하고 있다.
도 11은 이 문헌에 개시된 고체 촬상 장치의 개략도이다.
도 11에 나타낸 종래의 고체 촬상 장치(200)는 웨이퍼 등의 기판(1)에 센서 영역(수광부)을 구성하는 N형 불순물 확산층(5)과, 수광부에서 생성된 신호 전하를 전송하는 전송 채널 영역(전하 전송부)을 구성하는 p형 불순물 확산층(7)과, 수광부에서 생성된 신호 전하를 전송 채널 영역으로 판독하는 판독 게이트 영역(ROG)을 구성하는 p형 불순물 확산층(30)을 포함한다. 또한, 이 고체 촬상 장치(200)에서는 기판(1) 상에는 센서 영역에 대응하는 부분에 개구(19a)를 갖는 전송 전극(19)이 게이트 절연층(18)이 삽입된 채로 기판(1) 상에 형성되어 있다.
전송 채널 영역의 확산층(7), 센서 영역의 불순물 확산층(5) 및 판독 게이트 영역의 확산층(30)은 전송 전극(19)의 형성전에 형성되어 있다. 센서 영역 표면부의 p형 확산층(9)은 전송 전극(19)의 개구(19a)를 통해서 이온 주입에 의해 형성되어 있다.
도 11에 나타낸 고체 촬상 장치(200)에서는 기판(1)의 N형 에피택셜 층(2)을 형성하기 전에 암전류나 백색 흠집을 저감하기 위한 탄소 주입 영역(34)이 형성되어 있다. 또한, 기판(1) 상에는 N형 실리콘 에피택셜 층(2)이 형성되고, 상기 에피택셜 층(2) 내에는 p형 웰 영역(4)이 형성되어 있다. 또한, 이 p형 반도체 웰 영역(4) 내에는 N형 및 p형 불순물의 선택적인 이온 주입에 의해 상기 전송 채널 영역의 확산층(7)과, p형 채널 스톱층(8)과, 다른 p형 웰 영역(10)이 각각 형성되어 있다.
이러한 구성에 있어서, 판독 게이트 영역(ROG)(30) 및 불순물 확산 영역(5)의 형성 후에 전송 전극(19)을 형성하기 때문에 전송 전극(19)의 개구 형성의 위치 오프셋 등은 판독 게이트 영역(ROG)(30)과 전송 전극의 개구의 단부 사이의 거리(X)를 기판 표면 방향으로 발생시킨다.
이 고체 촬상 장치(200)에서는 이 거리(X)를, 예컨대 각 웨이퍼에 대하여 측정하고, 판독 게이트 영역(ROG)(30)과 p형 확산층(9) 사이의 영역이 거리(X)에 따라 적절한 농도를 갖도록 센서 영역 표면의 p형 확산층(9)을 형성하기 위한 보론의 이온 주입 각도를 조정하고 있다.
[특허문헌1] 일본 특허 공개 2005-159062호 공보
상술한 바와 같이, 특허문헌1에 개시된 고체 촬상 장치의 제조 방법에서는 전송 전극의 개구를 통해서 센서 영역의 표층부에 이온을 주입할 때 전송 전극의 개구 단부와 판독 게이트 영역의 단부의 위치 관계에 의거해서 이온 주입 각도를 설정하고, 센서 영역의 표면의 p형 확산층(9)과 판독 게이트 영역(30) 사이의 영역에서의 불순물 농도를 조정하고 있다. 즉, 판독 게이트 전극이 가공된 후 층간 절연막(사이드월)의 형성전에 이온 주입 각도를 결정하고, 암전압을 억제하기 위한 표면 P+ 층을 형성한다. 이에 따라, 프로세스 편차에 의한 특성 변동을 억제해서 고체 촬상 장치의 신뢰성 및 생산성을 향상시킨다.
그러나, 이러한 공정에 의해 얻어진 p형 표면 확산층에서는 암전류를 더 저감하기 위해 주입된 이온의 고농도가 시도되면 판독 게이트 전극 직하의 영역에서의 불순물 농도가 증가한다. 그 결과, 잔상의 화상 열화 등의 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 의도된 것이다. 본 발명의 목적은 암전류를 억제하기 위해 수광부의 표면부에 형성되는 p형 확산층이 고농도를 달성할 때 판독 전압 상승에 의한 잔상 불량을 억제할 수 있는 고체 촬상 장치, 이러한 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 이러한 고체 촬상 장치를 이용한 전자 정보 기기를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 고체 촬상 장치는 입사광의 광전 변환에 의해 신호 전하를 생성하는 복수의 광전 변환부와, 상기 광전 변환부 각각에 의해 생성된 신호 전하 를 축적하는 전하 축적부와, 상기 광전 변환부 각각으로부터 상기 전하 축적부로 신호 전하를 판독하는 전하 판독부를 포함하는 고체 촬상 장치로서, 상기 광전 변환부, 상기 전하 축적부, 및 상기 전하 판독부를 구성하는 복수의 확산층이 형성된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 형성되어 상기 전하 판독부를 구성하는 판독 게이트 전극과, 상기 판독 게이트 전극 측면에 형성된 절연성 사이드월과, 상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층으로서, 상기 판독 게이트 전극에 대하여 상기 절연성 사이드월에 의해 자기정합적으로 위치 결정되어 있는 표면 확산층을 포함해서 상기 목적을 달성한다.
바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 반도체 기판은 제 1 도전형 반도체 기판이며, 상기 제 1 도전형 반도체 기판에는 제 2 도전형 웰 영역이 형성되어 있고, 상기 제 2 도전형 웰 영역에는 상기 광전 변환부를 구성하는 제 1 도전형 포토다이오드 영역이 형성되고, 상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층은 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역 상에 형성된 제 2 도전형 포토다이오드 확산층이다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역은 인접하는 광전 변환부가 전기적으로 분리되도록 제 2 도전형 분리 확산 영역에 의해 둘러싸여져 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 판독 게이트 전극은 이 판독 게이트 전극의 단부가 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역의 단부의 적어도 일부와 겹치도록 게이트 절연막이 삽입된 채로 상기 제 1 도전형 반 도체 기판 상에 형성되어 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 절연성 사이드월은 상기 판독 게이트 전극 측면 상에 위치되는 절연 피복층의 부분으로서 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 및 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성된 절연 피복층의 부분이다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 절연성 사이드월은 게이트 절연막이 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 측면 상에만 남도록 상기 판독 게이트 전극에 대하여 자기정합적으로 형성된 게이트 전극 측벽 절연막이다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 위치 결정된 제 2 도전형 포토다이오드 영역이다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 게이트 전극 측벽 절연막을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 위치 결정된 제 2 도전형 포토다이오드 영역이다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에 이온 주입에 의해 주입되어 있는 도펀트는 보론이다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제 2 도전 형 포토다이오드 영역으로서의 표면 확산층은 불순물 농도(X)를 2E18cm-3≤X≤1E19cm-3의 범위 내에서 갖는다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서의 표면 확산층은 두께(Y)를 0.05㎛≤Y≤0.30㎛의 범위 내에서 갖는다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 절연성 사이드월은 폭(Z)을 0.02㎛≤Z≤0.10㎛의 범위 내에서 갖는다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 판독 게이트 전극과 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역 사이의 영역은 상기 표면 확산층의 확장이며, 상기 영역은 상기 반도체 기판의 절연성 사이드월의 하측에 위치되고, 상기 영역은 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에 이온 주입에 의해 주입된 도펀트를 활성화하는 열처리에 의해 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에서 상기 도펀트를 상기 판독 게이트 전극 단부까지 열확산시켜서 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역을 확장함으로써ㅕ 얻어진다.
입사광의 광전 변환에 의해 신호 전하를 생성하는 복수의 광전 변환부와, 상기 광전 변환부 각각에 의해 생성된 신호 전하를 축적하는 전하 축적부와, 상기 광전 변환부 각각으로부터 전하 축적부로 신호 전하를 판독하는 전하 판독부를 포함하는 본 발명에 의한 고체 촬상 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 반도체 기판 상에 상기 전하 판독부를 구성하는 판독 게이트 전극을 형성하는 공정 과, 상기 판독 게이트 전극 측면에 절연성 사이드월을 자기정합적으로 형성하는 공정과, 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 이온 주입에 의해 상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층을 상기 판독 게이트 전극에 대하여 위치 결정해서 형성하는 공정을 포함해서 상기 목적을 달성한다.
바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 판독 게이트 전극을 형성하기 전공정으로서, 상기 반도체 기판으로서의 제 1 도전형 반도체 기판에 제 2 도전형 웰 영역을 형성하는 공정과, 상기 제 2 도전형 웰 영역에 상기 광전 변환부를 구성하는 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 형성하는 공정을 더 포함하고, 상기 표면 확산층의 형성 공정에서는 상기 표면 확산층으로서 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역 상에 제 2 도전형 포토다이오드 영역이 형성된다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역은 인접하는 광전 변환부가 서로 전기적으로 분리되도록 제 2 도전형 분리 확산 영역에 의해 둘러싸여져 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 판독 게이트 전극을 형성하는 공정에서는 상기 판독 게이트 전극은 이 판독 게이트 전극의 단부가 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역의 단부의 적어도 일부와 겹치도록 게이트 절연막이 삽입된 상태로 상기 제 1 도전형 반도체 기판 상에 형성된다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 절연성 사이드월을 형성하는 공정에서는 절연 피복층은 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 및 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성되고, 상기 절연성 사이드월은 상기 판독 게이트 전극 측면 상의 부분으로서 형성된다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 절연성 사이드월을 형성하는 공정에서는 절연 피복층은 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 및 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성되고, 그 후 상기 절연 피복층이 에칭되어 상기 판독 게이트 전극 측면 상에만 상기 절연 피복층을 남겨서 상기 절연성 사이드월을 형성한다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층의 형성 공정에서는 상기 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서 형성된다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층의 형성 공정에서는 상기 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서 형성된다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에는 도펀트로서 보론이 이온 주입에 의해 주입된다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역의 불순물 농도(X)는 2E18cm-3≤X≤1E19cm-3의 범위 내에 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 확산 영역으로서의 표면 확산층은 두께(Y)를 0.05㎛≤Y≤0.30㎛의 범위 내에서 갖도록 형성되어 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 절연성 사이드월은 폭(Z)을 0,02㎛≤Z≤0.10㎛의 범위 내에서 갖도록 형성되어 있다.
더 바람직하게는, 본 발명에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 판독 게이트 전극과 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역 사이의 부분은 상기 표면 확산층의 확장이며, 상기 부분은 상기 반도체 기판의 절연성 사이드월의 하측에 위치되고, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역은 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에 이온 주입에 의해 주입된 도펀트를 활성화하는 열처리에 의해 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에서 상기 도펀트를 상기 판독 게이트 전극의 단부까지 열확산시켜서 상기 제 2 도전형 영역을 형성한다.
본 발명에 의한 전자 정보 기기는 피사체의 촬상을 행하는 촬상부를 구비한 전자 정보 기기이고, 상기 촬상부는 본 발명에 의한 고체 촬상 장치이며, 이에 따라 상기 목적을 달성한다.
이하, 본 발명의 작용이 설명될 것이다.
본 발명에 있어서는, 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층이 형성될 때 판독 게이트 전극에 인접해서 배치된 절연성 사이드월을 마스크로서 사용해서 도펀트가 주입된다. 이에 따라, 암전류를 저감하기 위해 표면 확산층의 도펀트 농도가 증가되는 경우에 있어서도 잔상 불량의 억제가 가능하다. 그 결과, 저전압 구동으로 판독가능한 저노이즈 및 고화질 촬상을 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 절연성 사이드월은 반도체 기판 상에 판독 게이트 전극 및 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성된 절연 피복층의 상기 판독 게이트 전극 측면 상에 위치하는 부분이다. 이에 따라, 제 1 도전형 포토다이오드 영역의 오염을 제조 공정에서 회피할 수 있다. 그 결과, 고품질의 고체 촬상 장치가 안정적으로 제공될 수 있고, 고체 촬상 장치의 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 절연성 사이드월은 이 절연성 사이드월이 반도체 기판 상에 판독 게이트 전극 측면 상에만 남도록 상기 판독 게이트 전극에 대하여 자기정합적으로 형성된 게이트 전극 측벽 절연막으로 규정되어 있다. 따라서, 절연성 사이드월을 구성하는 절연층의 불필요 부분을 제거하기 위한 포토리소그래피 공 정이 불필요해져서 보다 간편한 방법으로 고품질의 고체 촬상 장치가 안정적으로 제공될 수 있고, 고체 촬상 장치의 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 기판 상에 상기 전하 판독부를 구성하는 판독 게이트 전극을 형성하고, 상기 판독 게이트 전극 측면에 절연성 사이드월을 자기정합적으로 형성하고, 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 이온 주입에 의해 상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층을 상기 판독 게이트 전극에 대하여 표면 확산층의 위치를 결정하면서 형성함으로써 표면 확산층은 판독 게이트 전극측의 절연성 사이드월에 의해 판독 게이트 전극에 대하여 자기정합된다. 따라서, 판독 게이트 전극과 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층의 거리는 정밀하게 규정되고 재현가능하며, 그 결과 잔상 불량이 억제되면서 암전류가 낮은 레벨로 억제되는 저노이즈 및 고화질의 고체 촬상 장치를 안정하게 제공할 수 있다.
본 발명의 이들 다른 장점은 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 판독 및 이해하면 당업자에게 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태는 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
(실시형태1)
도 1은 본 발명의 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 평면도이며, 상기 고체 촬상 장치를 구성하는 화소의 요부 레이아웃을 나타내고 있다. 또한, 도 2는 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 단면도이며, 도 1의 II-II선 단 면의 구조를 나타내고 있다.
이 실시형태1의 고체 촬상 장치(100)는 N형 실리콘 기판(N-Sub)(101) 상에 형성된 P- 웰(102)을 포함한다. P- 웰(102)에서, 광전 변환부(이하, 수광부 또는 포토다이오드라 함)를 구성하는 N- 도전형 PD 확산층(103)은 매트릭스로 배열되고, 상기 PD 확산층(103)에 대향하도록 전하 축적 영역(FD)을 구성하는 N+ 도전형 FD 확산층(105)이 형성되어 있다. 또한, 이들의 확산층(103 및 105) 사이에는 광전 변환부에서 생성된 신호 전하를 FD 확산층(전하 축적 영역)(105)으로 판독하는 판독 영역(채널 영역)을 구성하는 P- 도전형 판독 확산층(107)이 형성되어 있다. 이 판독 확산층(107) 상에는 게이트 산화막(109)이 삽입된 채로 폴리실리콘 등으로 이루어지는 판독 게이트 전극(110)이 배치되어 있다.
PD 확산층(103)은 인접하는 수광부를 전기적으로 분리하는 P- 도전형 분리 확산층(104)에 의해 둘러싸여져 있고, PD 확산층(103) 상에는 인접하는 수광부 사이에 걸치도록 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)이 형성되어 있다. 이 표면 PD 확산층(106)의 판독 게이트 전극측단과, 이에 대향하는 게이트 전극(110)의 측단의 거리(X)는 상기 판독 게이트 전극(110) 및 표면 PD 확산층(106) 상에 표면 아래의 높이차를 반영하도록 CVD법에 의해 형성된 절연막의 상기 판독 게이트 전극의 측벽 부분(사이드월 부분)(111a)의 폭에 의해 규정되어 있다. 즉, 상기 거리(X)는 상기 절연막(111)의 막 두께와 동일하다.
상기 표면 PD 확산층(106)의 판독 게이트 전극측단과, 이에 대향하는 확산층(107) 사이의 영역은 상기 P+ 도전형 표면 PD 확산층으로부터 p형 불순물이 확산된 P- 도전형 표면 확산층(표면 P- 층)(108)이다. 한편, 상기 P-형 분리 확산층(104)의 불순물 농도는 상기 P-형 판독 확산층(107)의 불순물 농도보다 더 높다.
다음에, 고체 촬상 장치의 제조 방법이 설명될 것이다.
도 3 및 도 4은 본 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다. 도 3(a)~도 3(c)는 기판 상에 판독 게이트 전극을 형성할 때까지의 처리를 공정 순서로 나타낸다. 도 4(a)~도 4(c)는 판독 게이트 전극의 형성후 포토다이오드부의 표면 P+ 층을 형성할 때까지의 처리를 공정 순서로 나타내고 있다.
우선, 예컨대 N형 도전성을 갖는 실리콘 등의 반도체 기판(N-Sub)(101) 상에 P- 웰(102)을 형성한 후 포토리소그래피 기술 및 이온 주입에 의해 상기 P- 웰(102)에 비소(As)를 선택적으로 주입해서 수광부(포토다이오드)을 구성하는 N- 도전형 확산층(103)을 형성한다[도 3(a)].
이어서, 보론(B)을 이온 주입에 의해 선택적으로 주입해서 수광부를 전기적으로 분리하는 P- 도전형 분리 확산층(104)을 N- 도전형 확산층(103)을 둘러싸도록 형성한 다음, N- 도전형 확산층(103)의 일단측에 보론(B)을 선택적으로 주입해서 판독 게이트 영역을 구성하는 P- 도전형 판독 확산층(107)을 형성한다[도 3(b)].
그 후, P- 도전형 판독 확산층(107) 상에 게이트 절연막(SiO2막)을 형성한 후 폴리실리콘층을 패턴닝함으로써 판독 확산층(107) 상에 게이트 절연막(SiO2막)이 삽입된 채로 판독 게이트 전극(110)을 형성하고, 그 다음 게이트 전극(110)을 마스크로서 사용하는 비소(As) 또는 인(P)을 주입해서 게이트 전극(110)에 대하여 자기정합적으로 N+형 FD 확산층(105)을 형성한다[도 3(c)].
다음에, 전체면에 CVD법에 의해 질화막(SiN막)(111)을 표면 아래의 높이차를 반영하도록 0.02㎛~0.10㎛의 두께로 형성하고, 그 후 포토리소그래피 처리에 의해 제 1 레지스트막(R1)을 그 레지스트 개구(R1a)가 상기 FD 확산층(105) 상의 영역에 위치되도록 형성한다[도 4(a)].
레지스트막(R1)을 에칭 마스크로서 사용하여 질화막(111)을 에칭한 후 상기 질화막(111)의 상기 FD 확산층(105) 상의 부분에 개구를 형성해서 배선과의 컨택트 영역을 형성한 후 레지스트막(R1)을 제거한다. 더욱이, 제 2 레지스트막(R2)을 적어도 N+ 도전형 FD 확산층(105)을 커버하도록 형성하고, 상기 제 2 레지스트막(R2), 판독 게이트 전극(110), 및 질화막(111)의 게이트 전극 측벽부(111a)를 이온 주입 마스크로서 사용하여 보론(B)을 이온을 주입해서 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 게이트 전극 측벽부(111a)에 대하여 자기정합적으로 질화막(111)의 막 두께에 상당하는 일정 거리(X)에서 형성한다[도 4(b)]. P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)의 두께는 0.05㎛~0.30㎛의 범위 내이며, 그 보론 농도는 2E18cm-3~1E19cm-3의 범위 내이다.
더욱이, 상기 제 2 레지스트막(R2)을 제거하고, 램프 어닐링 처리에 의해 이온 주입 영역을 활성화한 후 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)으로부터 불순물인 보론을 질화막(111)의 게이트 전극 측벽부(111a)의 하측까지 확산시켜서 상기 판독 확산층(107)과 표면 PD 확산층(106) 사이에 표면 P- 층(108)을 형성한다[도 4(c)].
그 후, 고체 촬상 장치를 구성하는 층간 절연막, 배선층(차광 막을 포함함), 렌즈층, 컬러 필터, 및 표면 보호막 등을 형성해서 고체 촬상 장치를 완성한다.
P+ 도전형 표면 확산층(106)의 농도를 2E18cm-3이상으로 설정함으로써 암전압이 적어도 반으로 저감된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 효과를 설명하는 도이다. 도 5는 표면 확산층의 농도와 암전류 개선 비율의 관계를 나타낸다. 도 6은 표면 확산층의 농도와 잔상의 관계를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명과 같이 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 게이트 전극 측벽부(111a)에 대하여 자기정합적으로 형성했을 경우에 표면 확산층의 농도에 대한 암전류 개선율을 곡선(L1a)(S/W 자기정합)으로 나타내고, 종래 기술(특허문헌1)과 같 이 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 게이트 전극(110)에 대하여 자기정합적으로 형성했을 경우에 표면 확산층의 농도에 대한 암전류 개선율을 파선(L1b)(Gate 자기정합)으로 나타내고 있다.
이 선(L1a 및 L1b)으로부터 알 수 있는 바와 같이, P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)의 보론 농도가 2E18cm-3까지 증가함에 따라 암전류 비율이 급격히 저하되고 있다. 따라서, P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)의 보론 농도가, 도 5에 나타낸 바와 같이, 2E18cm-3으로부터 1E19cm-3의 범위 내이면 암전류를 크게 저감할 수 있는 것을 안다.
도 6은 본 발명과 같이 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 게이트 전극 측벽부(111a)에 대하여 자기정합적으로 형성했을 경우에 표면 확산층의 농도에 대한 잔상의 정도를 선(L2a)(S/W 자기정합)으로 나타내고, 종래 기술(특허문헌1)과 같이 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 게이트 전극(110)에 대하여 자기정합적으로 형성했을 경우에 표면 확산층의 농도에 대한 잔상의 정도를 선(L2b)(Gate 자기정합)으로 나타내고 있다.
잔상의 정도는 고체 촬상 장치의 출력 신호에 근거해서 결정된다. 간단히 설명하면, 예컨대 고체 촬상 장치에 광을 조사한 후 1회의 판독 동작에 의해 출력 신호 레벨(A)을 결정한 후 다시 판독 동작을 행해서 출력 신호 레벨(B)을 결정한다. 잔상이 없을 때는 이상적으로는 출력 신호 레벨(B)은 0이 되는 반면, 잔상이 있을 때는 출력 신호 레벨(B)은 잔상의 비율에 대응하는 신호 레벨이다. 여기서, 잔상의 비율은 상기 출력 신호 레벨(A)과 출력 신호 레벨(B)의 비율에 따라 결정되고 있다.
이 선(L2a 및 L2b)으로부터 알 수 있는 바와 같이, P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)의 보론 농도가 2E18cm-3까지 증가함에 따라 증가하는 잔상의 비율은 본 발명에서는 종래 기술에 비해서 작다. 예컨대, P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)의 보론 농도가 2E18cm-3일 때에는 본 발명에서는 종래 기술에 비해서 잔상이 1/6정도로 저감되어 있다. 구체적으로는, 본 발명과 같이, 판독 게이트 전극 측벽에 대하여 자기정합적으로 표면 PD 확산층(106)을 형성했을 경우에, 잔상은 표면 PD 확산층의 농도의 1E19cm-3이하의 범위 내에서 판독 게이트에 대하여 자기정합적으로 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 형성한 종래 기술에 비해서 1/6이하로 저감된다.
이러한 구성의 본실시형태1에 의한 고체 촬상 장치(100)에서는 N- 도전형 PD 확산층(103) 상의 고농도 표면 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 판독 게이트 전극의 사이드월(111a)을 형성한 후 판독 게이트 전극에 대하여 자기정합적으로 형성하므로 사이드월(S/W)(111a)이 주입 마스크가 되고, 판독 게이트 전극(110)과 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106) 사이의 오프셋을 정밀하게 및 재현가능하게 설정할 수 있 다. 이에 따라, 암전압 억제에 필요한 P+ 도전형 표면 PD 확산층을 고농도화했을 경우에 판독 전압 상승에 의한 잔상 불량을 억제할 수 있다. 그 결과, 잔상 불량이 없고, 광이 없을 때 관찰가능한 노이즈(암전압)를 저감가능한 고체 촬상 장치를 특성 변화없이 안정하게 제조할 수 있다.
또한, 이 실시형태1에서는 절연성 사이드월은 반도체 기판 상에 판독 게이트 전극 및 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성된 절연막(질화막)(111)의 상기 판독 게이트 전극 측면 상에 위치되는 부분(111a)이므로, N- 도전형 PD 확산층(103)에서의 오염 혼입(컨테미네이션)을 질화막(111)에 의해 회피한다. 그 결과, 안정적으로 고품질의 고체 촬상 장치를 제공할 수 있고, 고체 촬상 장치의 생산성을 향상할 수 있다.
(실시형태2)
도 7은 본 발명의 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 평면도이며, 상기 고체 촬상 장치를 구성하는 화소의 요부 레이아웃을 나타내고 있다. 도 8은 이 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 단면도이며, 도 7의 XIII-XIII선 단면의 구조를 나타내고 있다.
이 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치(100a)는 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치(100)에 있어서의 판독 게이트 전극(110) 상에 표면 아래의 높이차를 반영하도록 형성된 CVD막(111)을 판독 게이트 전극(110)의 측벽부에만 남도록 에칭한 구조를 갖는다. 상기 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치(100a)는 이 점에서 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치(100)와 상이하다.
즉, 이 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치(100a)는 N형 실리콘 기판(N-Sub)(101) 상에 형성된 P- 웰(102)을 포함한다. P- 웰(102)에서 N- 도전형 PD 확산층(103)은 매트릭스로 배열되고, PD 확산층(103)에 대향하도록 N+ 도전형 FD 확산층(105)이 형성되어 있다. 또한, 이들의 확산층(103 및 105) 사이에는 채널 영역으로서의 P- 도전형 판독 확산층(107)이 형성되어 있다. 이 판독 확산층(107) 상에는 게이트 산화막(109)이 삽입된 채로 판독 게이트 전극(110)이 배치되어 있다.
PD 확산층(103)은 인접하는 수광부를 전기적으로 분리하는 P- 도전형 분리 확산층(104)에 의해 둘러싸여져 있고, PD 확산층(103) 상에는 인접하는 수광부 사이에 걸치도록 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)이 형성되어 있다. 이 표면 PD 확산층(106)의 판독 게이트 전극측단과, 이에 대향하는 게이트 전극(110)의 측단의 거리(X)는 판독 게이트 전극 측벽 부분(사이드월 부분)(111c)의 폭에 의해 규정되어 있다. 이 사이드월 부분(111c)은 상기 판독 게이트 전극 및 표면 PD 확산층 상에 표면 아래의 높이차를 반영하도록 CVD법에 의해 형성된 절연막(질화막)(111)을 에칭함으로 얻어진 것이다.
또한, 상기 표면 PD 확산층(106)의 판독 게이트 전극측단과, 이에 대향하는 확산층(107) 사이의 영역은 상기 P+ 도전형 표면 PD 확산층으로부터 p형 불순물이 확산된 P- 도전형 표면 확산층(표면 P- 층)(108)이다.
그 다음, 고체 촬상 장치의 제조 방법이 설명될 것이다.
도 9는 본 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다. 도 9(a)~도 9(d)는 판독 게이트 전극의 형성후 포토다이오드 영역의 표면 P+ 층을 형성할 때까지의 처리를 공정 순서로 나타내고 있다.
이 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법에서는 기판 상에 판독 게이트 전극을 형성할 때까지의 공정은 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치의 제조 방법과 같이 행하여진다[도 3(a)~도 3(c) 참조].
상술한 바와 같이, 기판 상에 판독 게이트 전극(110)을 형성한 후 전체면에 CVD법에 의해 질화막(SiN막)(111)을 표면 아래의 높이차를 반영하도록 0.02㎛~0.10㎛의 두께로 형성한다[도 9(a)].
그 후, CVD막(111)은 등방성으로 판독 게이트 전극(110)의 측면 상에 측벽 질화막(사이드월)(111c)이 남도록 에칭된다[도 9(b)].
이하의 공정에서는 실시형태1에 의한 도 4(b) 및 도 4(c)에 나타낸 동일 공정이 행하여진다.
간단히, 레지스트 개구(Ra)를 갖는 레지스트막(R)은 N+ 도전형 FD 확산층(105)을 커버하도록 형성된 후 레지스트막(R), 판독 게이트 전극(110), 및 게이트 전극 측벽부(111c)를 이온 주입 마스크로서 사용하여 보론(B) 이온이 주입되어 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)을 게이트 전극(110)에 대하여 자기정합적으로 질화막(CVD막)(111)의 막 두께에 상당하는 일정 거리(X)에서 형성한다[도 9(c)]. P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)의 두께는 0.05㎛~0.30㎛의 범위 내이며, 그 보론 농도는 2E18cm-3~1E19cm-3의 범위 내이다.
더욱이, 상기 레지스트막(R)을 제거하고, 램프 어닐링에 의해 이온 주입 영역을 활성화한 후 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)으로부터 불순물인 보론을 질화막의 게이트 전극 측벽부(111c)의 하측까지 확산시켜서 상기 판독 확산층(107)과 표면 PD 확산층(106) 사이에 표면 P- 층(108)을 형성한다[도 9(d)].
그 후, 고체 촬상 장치를 구성하는 층간 절연막, 배선층(차광 막을 포함함), 렌즈층, 컬러 필터, 및 표면 보호막 등을 형성해서 고체 촬상 장치를 완성한다.
이러한 구성의 본 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치(100a)에서는 고농도의 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106)은 판독 게이트 전극 측벽에 형성된 사이드월(111c)에 대하여 자기정합적으로 형성되므로 사이드월(111c)이 주입 마스크가 되고, 판독 게이트 전극(110)과 P+ 도전형 표면 PD 확산층(106) 사이의 오프셋을 정밀하게 및 재현가능하게 설정할 수 있다. 이에 따라, 암전압 억제에 필요한 P+ 도전형 표면 PD 확산층을 고농도화했을 경우에 판독 전압 상승에 의한 잔상 불량을 억제할 수 있다. 그 결과, 잔상 불량이 없고, 광이 없을 때 관찰가능한 노이즈(암전압)를 저감 가능한 고체 촬상 장치를 특성 편차없이 안정적으로 제조할 수 있다.
또한, 이 실시형태2에서는, 판독 게이트 전극을 형성한 후 표면 아래의 높이차를 반영하도록 형성된 CVD막을 전면 에칭해서 판독 게이트 전극 측면 상에 사이드월을 형성하고 있으므로, CVD막의 FD 확산층(106) 상의 부분에 배선과의 콘택트 영역으로서의 개구(110b)(도 1 및 도 4 참조)를 형성하는 처리가 불필요해지고, 그 후 포토리소그래피 처리가 삭감될 수 있다. 따라서, 보다 간편한 방법으로 고품질의 고체 촬상 장치를 안정적으로 제공할 수 있고, 고체 촬상 장치의 생산성을 향상할 수 있다.
상기 실시형태1 및 2에서 특별히 설명하지 않았지만, 상기 실시형태1 및 2에 의한 고체 촬상 장치 중 적어도 하나를 전자 정보 기기의 촬상부로서 포함한 디지털 카메라(예컨대, 디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라), 화상 입력 카메라, 스캐너, 팩시밀리, 및 카메라 부착 휴대 전화 장치 등의 화상 입력 디바이스를 갖는 전자 정보 기기가 이하 설명될 것이다.
(실시형태3)
도 10은 본 발명의 실시형태1 및 2에 의한 하나 이상의 고체 촬상 장치를 촬상부에 포함한 본 발명의 실시형태3의 전자 정보 기기의 모범적인 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 10에서, 본 발명의 실시형태3에 의한 전자 정보 기기(90)는 본 발명의 실시형태1 및 2 중 어느 하나에 의한 고체 촬상 장치를 피사체를 촬영하는 촬상부(91)로서 구비한 것이며, 상기 전자 정보 기기(90)는 소정의 신호 처리가 기록용 의 화상 데이터에 수행된 후 실시형태1 및 2에 의한 고체 촬상 장치 중 적어도 하나를 사용함으로써 얻어진 고품위의 화상 데이터를 촬상부에 데이터 기록하기 위한 메모리부(92)(예컨대, 기록 미디어)와, 소정의 신호 처리가 표시용의 화상 데이터에 수행된 후 고체 촬상 장치(91)로부터의 화상 데이터를 표시 화면(예컨대, 액정 표시 화면) 상에 표시하는 표시부(93)(예컨대, 액정 표시 장치)와, 소정의 신호 처리가 통신용의 화상 데이터에 수행된 후 고체 촬상 장치(91)로부터의 화상 데이터를 통신 처리하는 통신부(94)(예컨대, 송수신 장치)와, 소정의 신호 처리가 인쇄에 행해진 후 고체 촬상 장치(91)로부터의 화상 데이터를 인쇄해서 화상 데이터를 출력(프린트아웃)하는 화상 출력부(95) 중 하나 이상을 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시형태의 사용에 의해 예시되었다. 그러나, 본 발명은 이 실시형태에 의거해서만 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 범위는 클레임에 의거해서만 해석되어야 한다. 또한, 당업자는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시형태의 설명으로부터 본 발명의 기재 및 기술 상식에 근거해서 등가의 기술 범위를 실시할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 인용한 특허, 특허 출원 및 문헌은 그 내용 자체가 구체적으로 본 명세서에 기재되어 있는 것과 마찬가지로 본 명세서에 대한 참고문헌으로서 포함되어야 한다.
본 발명은 매립식 포토다이오드로 각각 이루어지는 수광부를 구비하고, 저전압 구동으로 수광부로부터의 신호 전하를 판독할 수 있고, 저노이즈 및 고화질을 실현한 고체 촬상 장치, 이러한 고체 촬상 장치의 제조 방법, 및 이러한 고체 촬상 장치를 이용한 전자 정보 기기의 분야에 적용될 수 있다. 본 발명에 의하면, 수광부의 표면에 형성된 p형 확산층이 암전류 억제를 위해 고농도를 가질 때에도 판독 전압 상승에 의한 잔상 불량을 억제할 수 있다.
다른 각종 수정은 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고 당업자에게 명백하고 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 첨부된 클레임의 범위는 이에 정의된 명세서에 한정되는 것으로 의도되지 않고, 상기 클레임은 넓게 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 평면도이며, 상기 고체 촬상 장치를 구성하는 화소의 요부 레이아웃을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 단면도이며, 도 1의 II-II선 단면의 구조를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다. 도 3(a)~도 3(c)는 기판 상에 판독 게이트 전극을 형성할 때까지의 처리를 공정 순서로 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 실시형태1에 의한 고체 촬상 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다. 도 4(a)~도 4(c)는 판독 게이트 전극의 형성후 포토다이오드부의 표면 P+ 층을 형성할 때까지의 처리를 공정 순서로 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 효과를 설명하는 도이며, 표면 확산층의 농도와 암전류 개선 비율의 관계를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 효과를 설명하는 도이며, 표면 확산층의 농도와 잔상의 관계를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 평면도이며, 상기 고체 촬상 장치를 구성하는 화소의 요부 레이아웃을 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치를 설명하는 단면도이며, 도 7의 XIII-XIII선 단면의 구조를 나타내고 있다.
도 9는 본 발명의 실시형태2에 의한 고체 촬상 장치를 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다. 도 9(a)~도 9(d)는 판독 게이트 전극의 형성후 포토다이오드 영역의 표면 P+ 층을 형성할 때까지의 처리를 공정 순서로 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 실시형태3에 의한 전자 정보 기기의 모범적인 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이며, 본 발명의 실시형태1 또는 2에 의한 고체 촬상 장치를 촬상부에 포함한다.
도 11은 특허문헌1에 개시된 고체 촬상 장치의 개략도이다.
90: 전자 정보 기기 91: 촬상부
92: 메모리부 93: 표시부
94: 통신부 95: 화상 출력 수단
1OO, 1OOa: 고체 촬상 장치 101: N형 실리콘 기판(N-Sub)
102: P- 웰 103: N- 도전형 PD 확산층
104: P- 도전형 분리 확산층 105: N+ 도전형 FD 확산층
106: P+ 도전형 표면 PD 확산층 107: P- 도전형 판독 확산층
108: P- 도전형 표면 확산층(표면 P-층) 110: 판독 게이트 전극
111: CVD 절연막
111a: 게이트 전극 측벽 부분(사이드월 부분)
111b: CVD 막 개구 111c: 게이트 전극 측벽(사이드월)
Claims (27)
- 입사광의 광전 변환에 의해 신호 전하를 생성하는 복수의 광전 변환부;상기 광전 변환부 각각에 의해 생성된 신호 전하를 축적하는 전하 축적부; 및상기 광전 변환부 각각으로부터 상기 전하 축적부로 신호 전하를 판독하는 전하 판독부를 포함하는 고체 촬상 장치로서:상기 광전 변환부, 상기 전하 축적부, 및 상기 전하 판독부를 구성하는 복수의 확산층이 형성된 반도체 기판;상기 반도체 기판 상에 형성되어 상기 전하 판독부를 구성하는 판독 게이트 전극;상기 판독 게이트 전극 측면에 형성된 절연성 사이드월;상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층으로서, 상기 판독 게이트 전극에 대하여 상기 절연성 사이드월에 의해 자기정합적으로 위치 결정되어 있는 표면 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체 기판은 제 1 도전형 반도체 기판이며,상기 제 1 도전형 반도체 기판에는 제 2 도전형 웰 영역이 형성되어 있으며,상기 제 2 도전형 웰 영역에는 상기 광전 변환부를 구성하는 제 1 도전형 포 토다이오드 영역이 형성되고,상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층은 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역 상에 형성된 제 2 도전형 포토다이오드 확산층인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역은 인접하는 광전 변환부가 전기적으로 분리되도록 제 2 도전형 분리 확산 영역에 의해 둘러싸여져 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 판독 게이트 전극은 이 판독 게이트 전극의 단부가 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역의 단부의 적어도 일부와 겹치도록 게이트 절연막이 삽입된 채로 상기 제 1 도전형 반도체 기판 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연성 사이드월은 상기 판독 게이트 전극 측면 상에 위치되는 절연 피복층의 부분으로서 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 및 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성된 절연 피복층의 부분인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연성 사이드월은 게이트 전극 절연막이 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 측면 상에만 남도록 상기 판독 게이트 전극에 대하여 자기정합적으로 형성된 게이트 전극 측벽 절연막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 위치 결정된 제 2 도전형 포토다이오드 영역인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 게이트 전극 측벽 절연막을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 위치 결정된 제 2 도전형 포토다이오드 영역인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에 이온 주입에 의해 주입되어 있는 도펀트는 보론인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서의 표면 확산층은 불순물 농도(X)를 2E18cm-3≤X≤1E19cm-3의 범위 내에서 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서의 표면 확산층은 두께(Y)를 0.05㎛≤Y≤0.30㎛의 범위 내에서 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 절연성 사이드월은 폭(Z)을 0.02㎛≤Z≤0.10㎛의 범위 내에서 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 판독 게이트 전극과 상기 제 2 도전형 포토다이오트 영역 사이의 영역은 상기 표면 확산층의 확장이며, 상기 영역은 상기 반도체 기판의 절연성 사이드월의 하측에 위치되고, 상기 영역은 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에 이온 주입에 의해 주입된 도펀트를 활성화하는 열처리에 의해 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에서 상기 도펀트를 상기 판독 게이트 전극 단부까지 열확산시켜서 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역을 확장함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
- 입사광의 광전 변환에 의해 신호 전하를 생성하는 복수의 광전 변환부,상기 광전 변환부 각각에 의해 생성된 신호 전하를 축적하는 전하 축적부, 및상기 광전 변환부 각각으로부터 전하 축적부로 신호 전하를 판독하는 전하 판독부를 포함하는 고체 촬상 장치를 제조하는 방법으로서:반도체 기판 상에 상기 전하 판독부를 구성하는 판독 게이트 전극을 형성하는 공정;상기 판독 게이트 전극 측면에 절연성 사이드월을 자기정합적으로 형성하는 공정; 및상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 이온 주입에 의해 상기 광전 변환부를 구성하는 표면 확산층을 상기 판독 게이트 전극에 대하여 위치 결정해서 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 판독 게이트 전극을 형성하기 전공정으로서,상기 반도체 기판으로서의 제 1 도전형 반도체 기판에 제 2 도전형 웰 영역을 형성하는 공정, 및상기 제 2 도전형 웰 영역에 상기 광전 변환부를 구성하는 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 형성하는 공정을 더 포함하고;상기 표면 확산층의 형성 공정에서는 상기 표면 확산층으로서 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역 상에 제 2 도전형 포토다이오드 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역은 인접하는 광전 변환부가 서로 전기적으로 분리되도록 제 2 도전형 분리 확산 영역에 의해 둘러싸여져 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 판독 게이트 전극을 형성하는 공정에서는 상기 판독 게이트 전극은 이 판독 게이트 전극의 단부가 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역의 단부의 적어도 일부와 겹치도록 게이트 절연막이 삽입된 상태로 상기 제 1 도전형 반도체 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 절연성 사이드월을 형성하는 공정에서는 절연 피복층은 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 및 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성되고, 상기 절연성 사이드월은 상기 판독 게이트 전극 측면 상의 절연 피복층의 부분으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 절연성 사이드월을 형성하는 공정에서는 절연 피복층은 상기 반도체 기판 상에 상기 판독 게이트 전극 및 상기 제 1 도전형 포토다이오드 영역을 커버하도록 표면 아래의 높이차를 반영해서 형성되고, 그 후 상기 절연 피복층이 에칭되어 상기 판독 게이트 전극 측면 상에만 상기 절연 피복층을 남겨서 상기 절연성 사이드월을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층의 형성 공정에서는 상기 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 광전 변환부 각각을 구성하는 표면 확산층의 형성 공정에서는 상기 표면 확산층은 상기 판독 게이트 전극 및 이 판독 게이트 전극 측면 상의 절연성 사이드월을 마스크로서 사용하는 제 2 도전형 도펀트의 이온 주입에 의해 자기정합적으로 제 2 도전형 포토다이오드 영역으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에는 도펀트로서 보론이 이온 주입에 의해 주입되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역의 불순물 농도(X)는 2E18cm-3≤X≤1E19cm-3의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 제 2 도전형 포토다이오드 확산 영역으로서의 표면 확산층은 두께(Y)를 0.05㎛≤Y≤0.30㎛의 범위 내에서 갖도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 절연성 사이드월은 폭(Z)을 0.02㎛≤Z≤0.10㎛의 범위 내에서 갖도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,상기 판독 게이트 전극과 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역 사이의 부분은 상기 표면 확장층의 확장이며, 상기 부분은 상기 반도체 기판의 절연성 사이드월의 하측에 위치되고, 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역은 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에 이온 주입에 의해 주입된 도펀트를 활성화하는 열처리에 의해 상기 제 2 도전형 포토다이오드 영역에서 상기 도펀트를 상기 판독 게이트 전극의 단부까지 열확산시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
- 피사체의 촬상을 행하는 촬상부를 포함하는 전자 정보 기기로서:상기 촬상부는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 고체 촬상 장치인 것을 특징으로 하는 전자 정보 기기.
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