JP2002151702A - 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法並びに電子機器Info
- Publication number
- JP2002151702A JP2002151702A JP2000348502A JP2000348502A JP2002151702A JP 2002151702 A JP2002151702 A JP 2002151702A JP 2000348502 A JP2000348502 A JP 2000348502A JP 2000348502 A JP2000348502 A JP 2000348502A JP 2002151702 A JP2002151702 A JP 2002151702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- type region
- film
- semiconductor device
- pin photodiode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P90/00—Preparation of wafers not covered by a single main group of this subclass, e.g. wafer reinforcement
- H10P90/19—Preparing inhomogeneous wafers
- H10P90/1904—Preparing vertically inhomogeneous wafers
- H10P90/1906—Preparing SOI wafers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/01—Manufacture or treatment
- H10W10/061—Manufacture or treatment using SOI processes together with lateral isolation, e.g. combinations of SOI and shallow trench isolations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/10—Isolation regions comprising dielectric materials
- H10W10/181—Semiconductor-on-insulator [SOI] isolation regions, e.g. buried oxide regions of SOI wafers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/01—Manufacture or treatment
- H10W10/011—Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials
- H10W10/012—Manufacture or treatment of isolation regions comprising dielectric materials using local oxidation of silicon [LOCOS]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W10/00—Isolation regions in semiconductor bodies between components of integrated devices
- H10W10/10—Isolation regions comprising dielectric materials
- H10W10/13—Isolation regions comprising dielectric materials formed using local oxidation of silicon [LOCOS], e.g. sealed interface localised oxidation [SILO] or side-wall mask isolation [SWAMI]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 PINフォトダイオ−ドと、MOS型トラン
ジスタとを一体化させた素子を、SOI基板等に形成す
ることを可能とすることによって、高感度且つ省電力性
に優れた半導体装置及びその製造方法並びに電子機器を
提供することを課題としている。 【解決手段】 PINフォトダイオ−ド1aのp形領域
45と、i領域42と、n形領域43とを、シリコン膜
4に対して水平方向に並んで形成したことによって、P
INフォトダイオ−ド1aとMOS型トランジスタ1b
とを一体化させた素子を、SOI基板20に形成するこ
とを可能とし、さらに、PINフォトダイオ−ド1aの
n形領域43と、MOS型トランジスタ1bのソ−スと
を同一のn形領域43を利用して形成し、前記一体化さ
せた素子をマトリックス状に配設する。
ジスタとを一体化させた素子を、SOI基板等に形成す
ることを可能とすることによって、高感度且つ省電力性
に優れた半導体装置及びその製造方法並びに電子機器を
提供することを課題としている。 【解決手段】 PINフォトダイオ−ド1aのp形領域
45と、i領域42と、n形領域43とを、シリコン膜
4に対して水平方向に並んで形成したことによって、P
INフォトダイオ−ド1aとMOS型トランジスタ1b
とを一体化させた素子を、SOI基板20に形成するこ
とを可能とし、さらに、PINフォトダイオ−ド1aの
n形領域43と、MOS型トランジスタ1bのソ−スと
を同一のn形領域43を利用して形成し、前記一体化さ
せた素子をマトリックス状に配設する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に光を電流に変換するPINフォ
トダイオ−ドと、光電流を取り出すためのMOS型トラ
ンジスタとを一体化させた素子を、絶縁膜上に半導体膜
を積層した基板、例えば、絶縁膜上にシリコン膜を積層
したSOI基板に形成することを可能とするために有効
な技術に関する。
の製造方法に関し、特に光を電流に変換するPINフォ
トダイオ−ドと、光電流を取り出すためのMOS型トラ
ンジスタとを一体化させた素子を、絶縁膜上に半導体膜
を積層した基板、例えば、絶縁膜上にシリコン膜を積層
したSOI基板に形成することを可能とするために有効
な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】光を電流に変換する半導体受光素子とし
てフォトダイオ−ドが周知であるが、該フォトダイオ−
ドに適応しうる光信号の応答周波数は低く、かつ低感度
であるという課題があった。
てフォトダイオ−ドが周知であるが、該フォトダイオ−
ドに適応しうる光信号の応答周波数は低く、かつ低感度
であるという課題があった。
【0003】この課題を改善するため、pn接合の間に
適当な厚さのi領域(半絶縁層)を挿入して逆バイアス
することで、空乏層の幅を広げたPINフォトダイオ−
ドが提案されている。PINフォトダイオ−ドは、n形
領域上に、i領域を積層し、その上面にp形領域を形成
した3層の導電層から構成されている。ここで、PIN
フォトダイオ−ドのp形領域に電圧を加えた状態で、i
領域に光を受けると、i領域で光の強度に応じた電子−
正孔対を発生させる。これらが空乏層の電界の影響で、
正孔はp形領域に、電子はn形領域へ移動することによ
って、PINフォトダイオ−ドは、積層方向の電流を発
生させる。
適当な厚さのi領域(半絶縁層)を挿入して逆バイアス
することで、空乏層の幅を広げたPINフォトダイオ−
ドが提案されている。PINフォトダイオ−ドは、n形
領域上に、i領域を積層し、その上面にp形領域を形成
した3層の導電層から構成されている。ここで、PIN
フォトダイオ−ドのp形領域に電圧を加えた状態で、i
領域に光を受けると、i領域で光の強度に応じた電子−
正孔対を発生させる。これらが空乏層の電界の影響で、
正孔はp形領域に、電子はn形領域へ移動することによ
って、PINフォトダイオ−ドは、積層方向の電流を発
生させる。
【0004】PINフォトダイオ−ドの提案によって、
高い光感度が得られ、また、高周波での使用が可能とな
り、さらに、i領域を挿入したことで、暗電流及び雑音
を減少させる効果も得られた。
高い光感度が得られ、また、高周波での使用が可能とな
り、さらに、i領域を挿入したことで、暗電流及び雑音
を減少させる効果も得られた。
【0005】ここで、PINフォトダイオ−ドで発生さ
せた光電流を効率よく出力するために、該PINフォト
ダイオ−ドと、光電流を取り出すためのMOS型トラン
ジスタとを一体化させた半導体素子が提案されている。
せた光電流を効率よく出力するために、該PINフォト
ダイオ−ドと、光電流を取り出すためのMOS型トラン
ジスタとを一体化させた半導体素子が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記P
INフォトダイオ−ドは、n形領域の上面にi領域と、
p形領域とを積層した3層の導電層からなる構成をして
おり、該導電層における垂直方向の厚みは少なくとも2
μm必要であるため、絶縁膜上に薄いシリコン膜を積層
したSOI基板のように、絶縁膜上に薄い半導体膜を積
層した基板に形成することは、構造上困難であった。
INフォトダイオ−ドは、n形領域の上面にi領域と、
p形領域とを積層した3層の導電層からなる構成をして
おり、該導電層における垂直方向の厚みは少なくとも2
μm必要であるため、絶縁膜上に薄いシリコン膜を積層
したSOI基板のように、絶縁膜上に薄い半導体膜を積
層した基板に形成することは、構造上困難であった。
【0007】よって、PINフォトダイオ−ドと、MO
S型トランジスタとを一体化させた素子は、いわゆるバ
ルクのシリコン基板上に直接形成されることになるた
め、高エネルギ−の入射光はシリコン膜の深部にまで入
り込んで、電子−正孔対を発生させる。この電荷が隣接
するゲ−トに入り込むと、入射光と電気信号との正確な
相関関係がとれなくなってしまう。
S型トランジスタとを一体化させた素子は、いわゆるバ
ルクのシリコン基板上に直接形成されることになるた
め、高エネルギ−の入射光はシリコン膜の深部にまで入
り込んで、電子−正孔対を発生させる。この電荷が隣接
するゲ−トに入り込むと、入射光と電気信号との正確な
相関関係がとれなくなってしまう。
【0008】そこで、本発明は、MOS型トランジスタ
と、PINフォトダイオ−ドとを一体化させた素子を、
SOI基板等に形成することを可能とすることによっ
て、高感度且つ省電力性に優れた半導体装置及びその製
造方法並びに電子機器を提供することを課題としてい
る。
と、PINフォトダイオ−ドとを一体化させた素子を、
SOI基板等に形成することを可能とすることによっ
て、高感度且つ省電力性に優れた半導体装置及びその製
造方法並びに電子機器を提供することを課題としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、請求項1に係る発明である半導体装置は、光
の強さに応じた光電流を発生するPINフォトダイオ−
ドと、前記光電流を取り出すためのMOS型トランジス
タとを一体化させた素子を有する半導体装置であって、
前記素子は、絶縁膜上に半導体膜を積層した基板に形成
されており、前記PINフォトダイオ−ドのp形領域
と、i領域と、n形領域とが、前記半導体膜に対して水
平方向に並んで形成されていることを特徴とするものと
した。
るために、請求項1に係る発明である半導体装置は、光
の強さに応じた光電流を発生するPINフォトダイオ−
ドと、前記光電流を取り出すためのMOS型トランジス
タとを一体化させた素子を有する半導体装置であって、
前記素子は、絶縁膜上に半導体膜を積層した基板に形成
されており、前記PINフォトダイオ−ドのp形領域
と、i領域と、n形領域とが、前記半導体膜に対して水
平方向に並んで形成されていることを特徴とするものと
した。
【0010】請求項1に係る発明において、PINフォ
トダイオ−ドとMOS型トランジスタとを一体化させた
素子を、絶縁膜上に半導体膜を積層した基板、例えば、
請求項3記載の発明のようにSOI基板に形成させたこ
とによって、素子間に流れる無視できない接合リ−ク電
流を減少させ、また、高エネルギ−入射光も、半導体膜
を透過して絶縁膜上で電子−正孔対を発生させるように
なるため、隣接するゲ−トへの電荷の侵入を減少させ
る。このため、入力画像のコントラストを向上させる。
トダイオ−ドとMOS型トランジスタとを一体化させた
素子を、絶縁膜上に半導体膜を積層した基板、例えば、
請求項3記載の発明のようにSOI基板に形成させたこ
とによって、素子間に流れる無視できない接合リ−ク電
流を減少させ、また、高エネルギ−入射光も、半導体膜
を透過して絶縁膜上で電子−正孔対を発生させるように
なるため、隣接するゲ−トへの電荷の侵入を減少させ
る。このため、入力画像のコントラストを向上させる。
【0011】また、PINフォトダイオ−ドにおける3
層の導電層を、半導体膜に対して水平方向に並べて形成
させたことによって、絶縁膜上に半導体膜を積層した基
板、例えば、絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基
板に形成することが可能となる。
層の導電層を、半導体膜に対して水平方向に並べて形成
させたことによって、絶縁膜上に半導体膜を積層した基
板、例えば、絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基
板に形成することが可能となる。
【0012】また、請求項2に係る発明は、請求項1に
係る発明である半導体装置において、前記PINフォト
ダイオ−ドのn形領域と、前記MOS型トランジスタの
ソ−スとが、同一のn形領域を利用して形成されている
ものとした。
係る発明である半導体装置において、前記PINフォト
ダイオ−ドのn形領域と、前記MOS型トランジスタの
ソ−スとが、同一のn形領域を利用して形成されている
ものとした。
【0013】請求項2に係る発明において、PINフォ
トダイオ−ドのn形領域と、MOS型トランジスタのソ
−スとを、同一のn形領域を利用して形成させたことに
よって、PINフォトダイオ−ドで発生する光電流が、
速やかにMOS型トランジスタに転送されるため、効率
よく電流を出力することができる。
トダイオ−ドのn形領域と、MOS型トランジスタのソ
−スとを、同一のn形領域を利用して形成させたことに
よって、PINフォトダイオ−ドで発生する光電流が、
速やかにMOS型トランジスタに転送されるため、効率
よく電流を出力することができる。
【0014】さらに、請求項3に係る発明は、請求項1
又は請求項2に係る発明である半導体装置において、前
記基板は、絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基板
であるものとした。
又は請求項2に係る発明である半導体装置において、前
記基板は、絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基板
であるものとした。
【0015】さらに、請求項4に係る発明は、請求項1
ないし請求項3のいずれかに係る発明である半導体装置
において、前記PINフォトダイオ−ドを形成している
前記半導体膜の厚さを、前記MOS型トランジスタを形
成している前記半導体膜の厚さよりも大としたものとし
た。
ないし請求項3のいずれかに係る発明である半導体装置
において、前記PINフォトダイオ−ドを形成している
前記半導体膜の厚さを、前記MOS型トランジスタを形
成している前記半導体膜の厚さよりも大としたものとし
た。
【0016】請求項4に係る発明において、PINフォ
トダイオ−ドを形成している半導体膜の厚さを、MOS
型トランジスタを形成している半導体膜の厚さよりも大
としたことによって、PINフォトダイオ−ド及びMO
S型トランジスタに利用するためにそれぞれ最適な半導
体膜の厚さを得ることが可能となる。このため、PIN
フォトダイオ−ドにおける光変換効率及びMOS型トラ
ンジスタにおけるスイッチング動作の高速性をともに向
上させるために有効である。
トダイオ−ドを形成している半導体膜の厚さを、MOS
型トランジスタを形成している半導体膜の厚さよりも大
としたことによって、PINフォトダイオ−ド及びMO
S型トランジスタに利用するためにそれぞれ最適な半導
体膜の厚さを得ることが可能となる。このため、PIN
フォトダイオ−ドにおける光変換効率及びMOS型トラ
ンジスタにおけるスイッチング動作の高速性をともに向
上させるために有効である。
【0017】さらに、請求項5に係る発明は、光の強さ
に応じて光電流を発生するPINフォトダイオ−ドと、
前記光電流を取り出すためのMOS型トランジスタとを
一体化させた素子を有する半導体装置の製造方法におい
て、絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基板を用い
るとともに、少なくとも前記PINフォトダイオ−ドの
前記p形領域及び前記i領域の形成領域は覆い、前記M
OS型トランジスタの形成領域は露出するようにレジス
トのパタ−ンを形成した状態で、イオンを注入する工程
(第1イオン注入工程)と、前記MOS型トランジスタ
におけるゲ−トの形成領域に対応する位置のゲ−ト酸化
膜上に、ゲ−ト電極材料を積層したのち、前記PINフ
ォトダイオ−ドのp形領域及び前記i領域の形成領域は
覆い、前記MOS型トランジスタの前記ソ−ス及び前記
ドレインと、前記PINフォトダイオ−ドにおける前記
n形領域の形成領域とは露出するようにレジストのパタ
−ンを形成した状態で、イオンを注入する工程(第2イ
オン注入工程)と、前記PINフォトダイオ−ドの前記
n形領域及び前記i領域の形成領域と、前記MOS型ト
ランジスタの形成領域とは覆い、前記PINフォトダイ
オ−ドにおける前記p形領域の形成領域は露出するよう
にレジストのパタ−ンを形成した状態で、イオンを注入
する工程(第3イオン注入工程)と、を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法とした。
に応じて光電流を発生するPINフォトダイオ−ドと、
前記光電流を取り出すためのMOS型トランジスタとを
一体化させた素子を有する半導体装置の製造方法におい
て、絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基板を用い
るとともに、少なくとも前記PINフォトダイオ−ドの
前記p形領域及び前記i領域の形成領域は覆い、前記M
OS型トランジスタの形成領域は露出するようにレジス
トのパタ−ンを形成した状態で、イオンを注入する工程
(第1イオン注入工程)と、前記MOS型トランジスタ
におけるゲ−トの形成領域に対応する位置のゲ−ト酸化
膜上に、ゲ−ト電極材料を積層したのち、前記PINフ
ォトダイオ−ドのp形領域及び前記i領域の形成領域は
覆い、前記MOS型トランジスタの前記ソ−ス及び前記
ドレインと、前記PINフォトダイオ−ドにおける前記
n形領域の形成領域とは露出するようにレジストのパタ
−ンを形成した状態で、イオンを注入する工程(第2イ
オン注入工程)と、前記PINフォトダイオ−ドの前記
n形領域及び前記i領域の形成領域と、前記MOS型ト
ランジスタの形成領域とは覆い、前記PINフォトダイ
オ−ドにおける前記p形領域の形成領域は露出するよう
にレジストのパタ−ンを形成した状態で、イオンを注入
する工程(第3イオン注入工程)と、を有することを特
徴とする半導体装置の製造方法とした。
【0018】請求項5に係る発明において、第1イオン
注入工程と、第2イオン注入工程と、第3イオン注入工
程と、を有することによって、導電層を半導体膜に対し
て水平方向に並べて形成した横型PINフォトダイオ−
ドを製造することができる。よって、絶縁膜上にシリコ
ン膜を積層したSOI基板のように、絶縁膜上に半導体
膜を積層した基板に形成することが可能となる。
注入工程と、第2イオン注入工程と、第3イオン注入工
程と、を有することによって、導電層を半導体膜に対し
て水平方向に並べて形成した横型PINフォトダイオ−
ドを製造することができる。よって、絶縁膜上にシリコ
ン膜を積層したSOI基板のように、絶縁膜上に半導体
膜を積層した基板に形成することが可能となる。
【0019】さらに、請求項6に係る発明は、請求項1
ないし請求項3のいずれかに記載された半導体装置をマ
トリックス状に配設したことを特徴とする電子機器とし
た。請求項6に係る発明において、請求項1ないし請求
項3のいずれかに記載された半導体装置を、マトリック
ス状に配設したことによって、平面上に微小な素子を集
積することができるため、二次元の光学像を受光するこ
とが可能となる。
ないし請求項3のいずれかに記載された半導体装置をマ
トリックス状に配設したことを特徴とする電子機器とし
た。請求項6に係る発明において、請求項1ないし請求
項3のいずれかに記載された半導体装置を、マトリック
ス状に配設したことによって、平面上に微小な素子を集
積することができるため、二次元の光学像を受光するこ
とが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。図1〜図7は、本発明の
実施例にかかる半導体装置の製造工程の一部を示す部分
拡大断面図である。
いて、図面を用いて説明する。図1〜図7は、本発明の
実施例にかかる半導体装置の製造工程の一部を示す部分
拡大断面図である。
【0021】まず、実施の形態における完成した半導体
装置1について簡単に説明すると、図7に示すように、
半導体装置1は、アクセプタ濃度の極端に低いp--拡散
層からなるp形シリコン基板2上に、酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜3を積層し、その上面にシリコン膜4を成
膜したSOI基板20に形成されている。SOI基板2
0の上層に形成されているシリコン膜4は、PINフォ
トダイオ−ド1aにも、MOS型トランジスタ1bにも
利用されている。特に、PINフォトダイオ−ド1a
と、MOS型トランジスタのソ−スには、シリコン膜4
に形成されたn+拡散層からなるn形領域43が共通し
て利用されている。
装置1について簡単に説明すると、図7に示すように、
半導体装置1は、アクセプタ濃度の極端に低いp--拡散
層からなるp形シリコン基板2上に、酸化シリコン膜か
らなる絶縁膜3を積層し、その上面にシリコン膜4を成
膜したSOI基板20に形成されている。SOI基板2
0の上層に形成されているシリコン膜4は、PINフォ
トダイオ−ド1aにも、MOS型トランジスタ1bにも
利用されている。特に、PINフォトダイオ−ド1a
と、MOS型トランジスタのソ−スには、シリコン膜4
に形成されたn+拡散層からなるn形領域43が共通し
て利用されている。
【0022】また、PINフォトゲ−ト1aを形成して
いる3層の導電層46であるp+拡散層からなるp形領
域45と、p--拡散層からなるi領域42と、n+拡散
層からなるn形領域43とは、シリコン膜4に対して水
平方向に並んで形成されている。つまり、3層の導電層
46を水平方向に並べた横型PINフォトダイオ−ド1
aがシリコン膜4に形成されている。
いる3層の導電層46であるp+拡散層からなるp形領
域45と、p--拡散層からなるi領域42と、n+拡散
層からなるn形領域43とは、シリコン膜4に対して水
平方向に並んで形成されている。つまり、3層の導電層
46を水平方向に並べた横型PINフォトダイオ−ド1
aがシリコン膜4に形成されている。
【0023】一方、MOS型トランジスタ1bは、シリ
コン膜4にpn接合を形成しており、p-拡散層からな
るp形領域41をゲ−トとし、PINフォトダイオ−ド
に隣接したn+拡散層からなるn形領域43をソ−スと
し、他方のn形領域41をドレインとしている。
コン膜4にpn接合を形成しており、p-拡散層からな
るp形領域41をゲ−トとし、PINフォトダイオ−ド
に隣接したn+拡散層からなるn形領域43をソ−スと
し、他方のn形領域41をドレインとしている。
【0024】次いで、SOI基板20の上層に形成され
ているシリコン膜4上には、薄い酸化シリコンからなる
ゲ−ト酸化膜7が施されており、この上面のMOS型ト
ランジスタ1aのゲ−トとしてのp形領域41には、ゲ
−ト電極9として多結晶シリコンが載置されている。さ
らに、該ゲ−ト電極9上には、酸化シリコンからなる第
1絶縁膜10が積層され、該第1層絶縁膜10には、P
INフォトダイオ−ド1aのp形領域45及びMOS形
トランジスタ1bのゲ−トとしてのp形領域41及びド
レインとしてのn形領域44へとつながるコンタクトが
開口されている。該開口部には、配線用金属11として
アルミニウムが蒸着されている。
ているシリコン膜4上には、薄い酸化シリコンからなる
ゲ−ト酸化膜7が施されており、この上面のMOS型ト
ランジスタ1aのゲ−トとしてのp形領域41には、ゲ
−ト電極9として多結晶シリコンが載置されている。さ
らに、該ゲ−ト電極9上には、酸化シリコンからなる第
1絶縁膜10が積層され、該第1層絶縁膜10には、P
INフォトダイオ−ド1aのp形領域45及びMOS形
トランジスタ1bのゲ−トとしてのp形領域41及びド
レインとしてのn形領域44へとつながるコンタクトが
開口されている。該開口部には、配線用金属11として
アルミニウムが蒸着されている。
【0025】さらに、第1絶縁膜10上には、酸化シリ
コンからなる第2絶縁膜12を形成し、該第2層絶縁膜
12上に配線用金属11を積層する。さらに、その上面
に、窒化シリコンからなるパッシベ−ション膜13を積
層している。
コンからなる第2絶縁膜12を形成し、該第2層絶縁膜
12上に配線用金属11を積層する。さらに、その上面
に、窒化シリコンからなるパッシベ−ション膜13を積
層している。
【0026】次に半導体装置1の製造方法の一例を説明
する。
する。
【0027】まず、図1に示すように、アクセプタ濃度
の極端に低いp--拡散層からなるp形シリコン基板2上
に酸化シリコンからなる絶縁膜3を形成し、その上面に
膜厚が1μm程度のシリコン膜4を成膜したSOI基板
20を形成する。このとき、市販のSOI基板を使用し
ても構わない。
の極端に低いp--拡散層からなるp形シリコン基板2上
に酸化シリコンからなる絶縁膜3を形成し、その上面に
膜厚が1μm程度のシリコン膜4を成膜したSOI基板
20を形成する。このとき、市販のSOI基板を使用し
ても構わない。
【0028】次いで、SOI基板20上の全面に耐酸化
性膜として、膜厚が1400・程度の窒化シリコン膜を
成膜し、それをパタ−ニングして、素子形成領域1cを
覆うように窒化シリコン膜5を成膜した状態で、酸化処
理を行う。
性膜として、膜厚が1400・程度の窒化シリコン膜を
成膜し、それをパタ−ニングして、素子形成領域1cを
覆うように窒化シリコン膜5を成膜した状態で、酸化処
理を行う。
【0029】すると、図2に示すように、窒化シリコン
5で覆ったシリコン膜4は、酸素の拡散が阻止され、酸
化はほとんど起こらないが、露出していたシリコン膜4
には、厚いシリコン膜からなるLOCOS酸化膜6が形
成される。次いで、ウェットエッチングによって、窒化
シリコン膜5を除去すると、厚い酸化シリコン膜4から
なるLOCOS酸化膜6が残り、該LOCOS酸化膜6
によって、PINフォトダイオ−ト1aとMOS型トラ
ンジスタ1bとを具備した素子形成領域1cを、他の素
子形成領域(図示しない)から分離する。
5で覆ったシリコン膜4は、酸素の拡散が阻止され、酸
化はほとんど起こらないが、露出していたシリコン膜4
には、厚いシリコン膜からなるLOCOS酸化膜6が形
成される。次いで、ウェットエッチングによって、窒化
シリコン膜5を除去すると、厚い酸化シリコン膜4から
なるLOCOS酸化膜6が残り、該LOCOS酸化膜6
によって、PINフォトダイオ−ト1aとMOS型トラ
ンジスタ1bとを具備した素子形成領域1cを、他の素
子形成領域(図示しない)から分離する。
【0030】次に、図3に示すように、図2で形成した
素子形成領域1cを覆うように、膜厚が80・程度の薄
いゲ−ト酸化膜7を形成する。次いで、公知のフォトリ
ソグラフィ技術を利用して、該ゲ−ト酸化膜7上で、少
なくともPINフォトダイオ−ド1aのp形領域45及
びi領域42の形成領域は覆い、MOS型トランジスタ
1bの形成領域は露出するように、レジスト8のパタ−
ンを形成した状態で、MOS型トランジスタにおけるp
形領域41を形成するためのBイオンを注入する。
素子形成領域1cを覆うように、膜厚が80・程度の薄
いゲ−ト酸化膜7を形成する。次いで、公知のフォトリ
ソグラフィ技術を利用して、該ゲ−ト酸化膜7上で、少
なくともPINフォトダイオ−ド1aのp形領域45及
びi領域42の形成領域は覆い、MOS型トランジスタ
1bの形成領域は露出するように、レジスト8のパタ−
ンを形成した状態で、MOS型トランジスタにおけるp
形領域41を形成するためのBイオンを注入する。
【0031】ここで、レジスト8を施した少なくともP
INフォトダイオ−ド1aのp形領域45及びi領域4
2の形成領域には、Bイオンが入り込まないため、該下
面のシリコン膜4は、p--拡散層からなるp形領域のま
まである。
INフォトダイオ−ド1aのp形領域45及びi領域4
2の形成領域には、Bイオンが入り込まないため、該下
面のシリコン膜4は、p--拡散層からなるp形領域のま
まである。
【0032】一方、露出していたMOS型トランジスタ
1bの形成領域におけるシリコン膜4には、p-拡散層
からなるp形領域41が形成され、MOS型トランジス
タ1bのゲ−トにおけるnチャネル層として利用され
る。
1bの形成領域におけるシリコン膜4には、p-拡散層
からなるp形領域41が形成され、MOS型トランジス
タ1bのゲ−トにおけるnチャネル層として利用され
る。
【0033】次に、図4に示すように、図3におけるレ
ジスト8を除去したのちに、素子形成領域1c上全面を
覆うように、膜厚が3500・程度のn型多結晶シリコ
ン膜を積層する。その後、多結晶シリコン膜上で、MO
S型トランジスタ1bのゲ−ト形成領域と対応する位置
に、レジスト(図示しない)のパタ−ンを形成する。こ
の状態で、図3と同様の技術を利用して、MOS型トラ
ンジスタ1bのゲ−ト形成領域には多結晶シリコン膜を
形成し、MOS型トランジスタ1bのゲ−ト電極9とす
る。
ジスト8を除去したのちに、素子形成領域1c上全面を
覆うように、膜厚が3500・程度のn型多結晶シリコ
ン膜を積層する。その後、多結晶シリコン膜上で、MO
S型トランジスタ1bのゲ−ト形成領域と対応する位置
に、レジスト(図示しない)のパタ−ンを形成する。こ
の状態で、図3と同様の技術を利用して、MOS型トラ
ンジスタ1bのゲ−ト形成領域には多結晶シリコン膜を
形成し、MOS型トランジスタ1bのゲ−ト電極9とす
る。
【0034】次いで、図3と同様の技術を用いて、図3
で積層したゲ−ト酸化膜7上で、PINフォトダイオ−
ド1aのp形領域45及びi領域42の形成領域は覆
い、PINフォトダイオ−ド1aのn形領域43及びM
OS型トランジスタ1bの形成領域は露出するように、
レジスト8のパタ−ンを形成する。その後、この状態
で、n形領域を形成するためのPイオンを注入する。
で積層したゲ−ト酸化膜7上で、PINフォトダイオ−
ド1aのp形領域45及びi領域42の形成領域は覆
い、PINフォトダイオ−ド1aのn形領域43及びM
OS型トランジスタ1bの形成領域は露出するように、
レジスト8のパタ−ンを形成する。その後、この状態
で、n形領域を形成するためのPイオンを注入する。
【0035】ここで、ゲ−ト電極9やレジスト8が施さ
れていないシリコン膜4には、n+拡散層が形成され、
このうち、PINフォトダイオ−ドに隣接しているn形
領域43をソ−スとし、他方のn形領域44をドレイン
として、いずれも出力回路につながるものとする。ここ
で、MOS形トランジスタ1bのソ−スとして機能する
n形領域43は、同時にPINフォトダイオ−ド1aの
n+拡散層としても利用される。
れていないシリコン膜4には、n+拡散層が形成され、
このうち、PINフォトダイオ−ドに隣接しているn形
領域43をソ−スとし、他方のn形領域44をドレイン
として、いずれも出力回路につながるものとする。ここ
で、MOS形トランジスタ1bのソ−スとして機能する
n形領域43は、同時にPINフォトダイオ−ド1aの
n+拡散層としても利用される。
【0036】次に、図4の工程で残ったレジスト8を取
り除いた後、図5に示すように、図3と同様の技術を用
いて、MOS型トランジスタ1bと、PINフォトダイ
オ−ドのn形領域43及びi領域42の形成領域とは覆
い、PINフォトダイオ−ド1aのp形領域45の形成
領域は露出するように、レジスト8のパタ−ンを形成す
る。次いで、この状態で、p形領域を形成するためのB
イオンを注入する。
り除いた後、図5に示すように、図3と同様の技術を用
いて、MOS型トランジスタ1bと、PINフォトダイ
オ−ドのn形領域43及びi領域42の形成領域とは覆
い、PINフォトダイオ−ド1aのp形領域45の形成
領域は露出するように、レジスト8のパタ−ンを形成す
る。次いで、この状態で、p形領域を形成するためのB
イオンを注入する。
【0037】ここで、レジスト8を施していないPIN
フォトダイオ−ド1aの形成領域におけるシリコン膜4
には、p+拡散層からなるp形領域45が形成され、該
p形領域45に、活性化ランプアニ−ルを照射すること
で、イオン注入によって破壊されたSOI基板20の結
晶性を回復させると同時にBイオンを活性化させるた
め、自由電子や正孔がキャリアとして働くようになる。
フォトダイオ−ド1aの形成領域におけるシリコン膜4
には、p+拡散層からなるp形領域45が形成され、該
p形領域45に、活性化ランプアニ−ルを照射すること
で、イオン注入によって破壊されたSOI基板20の結
晶性を回復させると同時にBイオンを活性化させるた
め、自由電子や正孔がキャリアとして働くようになる。
【0038】ここまでの工程によって、PINフォトダ
イオ−ド1aを形成しているp+拡散層からなるp形領
域45と、p--拡散層からなるi領域42と、n+拡散
層からなるn形領域43とをシリコン膜4に並列して形
成した導電層46を得ることができる。さらに、MOS
型トランジスタ1bを形成しているn形領域43からな
るソ−ス及びn形領域44からなるドレインと、p形領
域41からなるゲ−トとの3つの電極を得ることができ
る。
イオ−ド1aを形成しているp+拡散層からなるp形領
域45と、p--拡散層からなるi領域42と、n+拡散
層からなるn形領域43とをシリコン膜4に並列して形
成した導電層46を得ることができる。さらに、MOS
型トランジスタ1bを形成しているn形領域43からな
るソ−ス及びn形領域44からなるドレインと、p形領
域41からなるゲ−トとの3つの電極を得ることができ
る。
【0039】次に、図6で示すように、図4の工程で形
成したゲ−ト電極9の上面に、酸化シリコン膜からなる
膜厚8000・程度の第1層絶縁膜10を積層する。次
いで、図3と同様の技術を用いて、PINフォトダイオ
−ド1aのp形領域45と、MOS型トランジスタ1b
のゲ−ト電極9及びドレインとして機能するn形領域4
4とに対応する位置の第1層絶縁膜10が露出するよう
に、レジスト(図示しない)のパタ−ンを形成する。こ
の状態で、ドライエッチングを施し、PINフォトダイ
オ−ド1aのp形領域45と、MOS型トランジスタ1
bのゲ−ト電極9及びドレインとして機能するn形領域
層44とに対応する位置の第1絶縁膜10を除去する。
その後、残ったレジストを除去し、コンタクト開口部に
配線用の金属11としてアルミニウムを蒸着する。
成したゲ−ト電極9の上面に、酸化シリコン膜からなる
膜厚8000・程度の第1層絶縁膜10を積層する。次
いで、図3と同様の技術を用いて、PINフォトダイオ
−ド1aのp形領域45と、MOS型トランジスタ1b
のゲ−ト電極9及びドレインとして機能するn形領域4
4とに対応する位置の第1層絶縁膜10が露出するよう
に、レジスト(図示しない)のパタ−ンを形成する。こ
の状態で、ドライエッチングを施し、PINフォトダイ
オ−ド1aのp形領域45と、MOS型トランジスタ1
bのゲ−ト電極9及びドレインとして機能するn形領域
層44とに対応する位置の第1絶縁膜10を除去する。
その後、残ったレジストを除去し、コンタクト開口部に
配線用の金属11としてアルミニウムを蒸着する。
【0040】次に、図7で示すように、第1層絶縁膜1
0の上層に、第1層絶縁膜10と同様の膜厚である酸化
シリコンからなる第2層絶縁膜12を積層し、その上面
に配線用金属11としてのアルミニウム層を蒸着したの
ち、ドライエッチングによって、アルミニウムを配線部
分のみに形成する。次いで、酸化シリコンからなる第2
層絶縁膜12の保護するために、窒化シリコンからなる
膜厚が5000・程度のパッシベ−ション膜13を最上
層に積層することによって、PINフォトダイオ−ド1
aとMOS型トランジスタ1bとを一体化させた素子
を、SOI基板20に形成した半導体装置1を完成させ
る。
0の上層に、第1層絶縁膜10と同様の膜厚である酸化
シリコンからなる第2層絶縁膜12を積層し、その上面
に配線用金属11としてのアルミニウム層を蒸着したの
ち、ドライエッチングによって、アルミニウムを配線部
分のみに形成する。次いで、酸化シリコンからなる第2
層絶縁膜12の保護するために、窒化シリコンからなる
膜厚が5000・程度のパッシベ−ション膜13を最上
層に積層することによって、PINフォトダイオ−ド1
aとMOS型トランジスタ1bとを一体化させた素子
を、SOI基板20に形成した半導体装置1を完成させ
る。
【0041】ここで、半導体装置1は、PINフォトダ
イオ−ド1aのp形領域45に電圧を加えた状態で、i
層42に光を受けると、光の強度に応じた光電流を発生
させる。そして、MOS型トランジスタ1bのゲ−ト電
極9に電圧を加えることによって、PINフォトダイオ
−ド1aで発生させた光電流をソ−スとして機能するn
形領域43から取り入れ、該光電流をドレインとして機
能するn形領域44から出力させる。
イオ−ド1aのp形領域45に電圧を加えた状態で、i
層42に光を受けると、光の強度に応じた光電流を発生
させる。そして、MOS型トランジスタ1bのゲ−ト電
極9に電圧を加えることによって、PINフォトダイオ
−ド1aで発生させた光電流をソ−スとして機能するn
形領域43から取り入れ、該光電流をドレインとして機
能するn形領域44から出力させる。
【0042】このような半導体装置1において、PIN
フォトダイオ−ド1aを構成するp形領域45と、i領
域42と、n形領域43とを、シリコン膜4に対して水
平方向に並べて形成したことによって、膜厚が1μm程
度であるシリコン膜4にも形成することができる。この
ため、3層の導電層46から構成されるPINフォトダ
イオ−ド1aを有する素子をSOI基板20に形成する
ことが可能となる。
フォトダイオ−ド1aを構成するp形領域45と、i領
域42と、n形領域43とを、シリコン膜4に対して水
平方向に並べて形成したことによって、膜厚が1μm程
度であるシリコン膜4にも形成することができる。この
ため、3層の導電層46から構成されるPINフォトダ
イオ−ド1aを有する素子をSOI基板20に形成する
ことが可能となる。
【0043】よって、半導体素子をバルクのシリコン基
板に形成する際に生じる接合リ−ク電流の発生を減少さ
せることによって、S/N比及びダイナミックレンジが
向上するため、雑音を抑制することができる。また、素
子間を近づけて形成することが可能となるため、半導体
素子の集積化にも有効である。
板に形成する際に生じる接合リ−ク電流の発生を減少さ
せることによって、S/N比及びダイナミックレンジが
向上するため、雑音を抑制することができる。また、素
子間を近づけて形成することが可能となるため、半導体
素子の集積化にも有効である。
【0044】また、高エネルギ−の入射光であっても、
シリコン膜4を透過して絶縁膜3で電子−正孔対を発生
させるようになるため、隣接する素子への電荷の侵入を
減少させる。よって、入射光と電気信号との正確な相関
関係がとれるようになる。
シリコン膜4を透過して絶縁膜3で電子−正孔対を発生
させるようになるため、隣接する素子への電荷の侵入を
減少させる。よって、入射光と電気信号との正確な相関
関係がとれるようになる。
【0045】さらに、n+拡散層からなるn形領域43
は、PINフォトダイオ−ド1aにも、MOS型トラン
ジスタのソ−スにも利用できるように形成したことによ
って、PINフォトダイオ−ド1aで形成される光電流
が、速やかにMOS型トランジスタ1bにおけるソ−ス
に転送されるため、効率よく電流を出力することができ
る。
は、PINフォトダイオ−ド1aにも、MOS型トラン
ジスタのソ−スにも利用できるように形成したことによ
って、PINフォトダイオ−ド1aで形成される光電流
が、速やかにMOS型トランジスタ1bにおけるソ−ス
に転送されるため、効率よく電流を出力することができ
る。
【0046】また、PINフォトダイオ−ドとMOS型
トランジスタとを一体化させた素子を、マトリックス状
に配設したことによって、平面上に微小な素子を集積す
ることができるため、二次元の光学像を受光することが
可能となる。よって、コピ−機及びスキャナ等の電子機
器における画像品質を向上させる。
トランジスタとを一体化させた素子を、マトリックス状
に配設したことによって、平面上に微小な素子を集積す
ることができるため、二次元の光学像を受光することが
可能となる。よって、コピ−機及びスキャナ等の電子機
器における画像品質を向上させる。
【0047】さらに、本発明の半導体装置1は、前述し
たように、光学像を受光する光検出装置以外に、太陽電
池等の光エネルギ−を電気エネルギ−に変換する装置と
しても利用することが可能である。
たように、光学像を受光する光検出装置以外に、太陽電
池等の光エネルギ−を電気エネルギ−に変換する装置と
しても利用することが可能である。
【0048】さらに、図8に示すように、PINフォト
ダイオ−ド1aは厚いシリコン膜4で形成し、また、M
OS型トランジスタ1bは薄いシリコン膜4で形成する
とよい。ここで、図8は、本発明の他の実施例にかかる
半導体装置1の部分拡大断面図である。
ダイオ−ド1aは厚いシリコン膜4で形成し、また、M
OS型トランジスタ1bは薄いシリコン膜4で形成する
とよい。ここで、図8は、本発明の他の実施例にかかる
半導体装置1の部分拡大断面図である。
【0049】すると、PINフォトダイオ−ド1aにお
ける光電流を発生させるi領域42の厚さが増大するた
め、さらに光電流を増大させることが可能となる。ま
た、MOS型トランジスタ1bは、薄いシリコン膜4で
形成することで、スイッチング動作の高速性は保持でき
るため、PINフォトダイオ−ド1a及びMOS型トラ
ンジスタ1bそれぞれが高い機能効率を有することが可
能となる。よって、光変換効率をさらに向上させたPI
Nフォトダイオ−ド1a及びスイッチング動作の高速性
に優れたMOS型トランジスタ1bとを具備した半導体
装置1を形成するために有効である。
ける光電流を発生させるi領域42の厚さが増大するた
め、さらに光電流を増大させることが可能となる。ま
た、MOS型トランジスタ1bは、薄いシリコン膜4で
形成することで、スイッチング動作の高速性は保持でき
るため、PINフォトダイオ−ド1a及びMOS型トラ
ンジスタ1bそれぞれが高い機能効率を有することが可
能となる。よって、光変換効率をさらに向上させたPI
Nフォトダイオ−ド1a及びスイッチング動作の高速性
に優れたMOS型トランジスタ1bとを具備した半導体
装置1を形成するために有効である。
【0050】ここで、PINフォトダイオ−ド1aへの
コンタクト開口部を、図8に示すように、PINフォト
ダイオ−ド1aの頂点ではなく端部に設けることで、M
OS型トランジスタ1bへのコンタクト開口と同一工程
でのエッチングが許容できる条件となるため、作業効率
を向上させることができる。
コンタクト開口部を、図8に示すように、PINフォト
ダイオ−ド1aの頂点ではなく端部に設けることで、M
OS型トランジスタ1bへのコンタクト開口と同一工程
でのエッチングが許容できる条件となるため、作業効率
を向上させることができる。
【0051】なお、絶縁膜3、10、12として酸化シ
リコン膜を、また、耐酸化性膜として窒化シリコン膜5
を使用し、さらに、配線用金属11としてAlを、ゲ−
ト電極9として多結晶シリコン膜を、パッシベ−ション
膜13として窒化シリコン膜をそれぞれ使用した。ここ
で、本実施の形態に用いた材料と同様の機能をもつもの
であれば、本実施の形態に限らず、他の材料を使用して
も構わない。また、それぞれの膜厚も、必ずしも本実施
の形態に限らない。
リコン膜を、また、耐酸化性膜として窒化シリコン膜5
を使用し、さらに、配線用金属11としてAlを、ゲ−
ト電極9として多結晶シリコン膜を、パッシベ−ション
膜13として窒化シリコン膜をそれぞれ使用した。ここ
で、本実施の形態に用いた材料と同様の機能をもつもの
であれば、本実施の形態に限らず、他の材料を使用して
も構わない。また、それぞれの膜厚も、必ずしも本実施
の形態に限らない。
【0052】また、本実施の形態において、p形領域4
1、45を形成するために、Bイオンを使用したが、こ
れに限らず、AlやGaを使用しても構わない。同様
に、n形領域43、44を形成するために、Pイオンを
使用したが、これに限らず、AsやSbを使用しても構
わない。
1、45を形成するために、Bイオンを使用したが、こ
れに限らず、AlやGaを使用しても構わない。同様
に、n形領域43、44を形成するために、Pイオンを
使用したが、これに限らず、AsやSbを使用しても構
わない。
【0053】さらに、本実施の形態において、PINフ
ォトダイオ−ド1aと、n形のMOS型トランジスタ1
bとが同一のn形領域43を利用できるように形成した
が、PINフォトダイオ−ド1aの配置を逆にすれば、
p形のMOS型トランジスタを用いることが可能とな
り、この場合にも同様の効果が期待できる。
ォトダイオ−ド1aと、n形のMOS型トランジスタ1
bとが同一のn形領域43を利用できるように形成した
が、PINフォトダイオ−ド1aの配置を逆にすれば、
p形のMOS型トランジスタを用いることが可能とな
り、この場合にも同様の効果が期待できる。
【0054】さらに、本発明における半導体装置1は、
絶縁膜3上に半導体膜上に積層した基板に素子を作り込
むことにより形成することもできるし、或いは、別の基
板上に設けられた半導体膜内に素子を作り込み、その半
導体膜を基板から剥がして絶縁膜3上に張りつけること
により形成することもできる。
絶縁膜3上に半導体膜上に積層した基板に素子を作り込
むことにより形成することもできるし、或いは、別の基
板上に設けられた半導体膜内に素子を作り込み、その半
導体膜を基板から剥がして絶縁膜3上に張りつけること
により形成することもできる。
【0055】さらに、本実施の形態において、絶縁膜3
上にシリコン膜4を積層したSOI基板20を使用した
が、絶縁膜3上に積層するのはシリコン膜4に限らず、
他の半導体でも構わない。さらに、絶縁体として、酸化
シリコンからなる絶縁膜3を使用したが、これに限ら
ず、サファイア等他の絶縁体を使用しても構わない。
上にシリコン膜4を積層したSOI基板20を使用した
が、絶縁膜3上に積層するのはシリコン膜4に限らず、
他の半導体でも構わない。さらに、絶縁体として、酸化
シリコンからなる絶縁膜3を使用したが、これに限ら
ず、サファイア等他の絶縁体を使用しても構わない。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ないし請
求項3に係る発明によると、PINフォトダイオ−ドと
MOS型トランジスタとを一体化させた素子を、絶縁膜
上に半導体膜を積層した基板、例えば、絶縁膜上にシリ
コン膜を積層したSOI基板に形成したことによって、
素子間に流れる無視できない接合リ−ク電流を減少させ
る。また、高エネルギ−入射光は、半導体膜を透過して
絶縁膜で電子−正孔対を発生させるようになるため、隣
接するゲ−トへの電荷の侵入を減少させる。
求項3に係る発明によると、PINフォトダイオ−ドと
MOS型トランジスタとを一体化させた素子を、絶縁膜
上に半導体膜を積層した基板、例えば、絶縁膜上にシリ
コン膜を積層したSOI基板に形成したことによって、
素子間に流れる無視できない接合リ−ク電流を減少させ
る。また、高エネルギ−入射光は、半導体膜を透過して
絶縁膜で電子−正孔対を発生させるようになるため、隣
接するゲ−トへの電荷の侵入を減少させる。
【0057】よって、半導体素子の高集積化に有効であ
り、高感度及び省電力性に優れた半導体装置を得ること
ができる。
り、高感度及び省電力性に優れた半導体装置を得ること
ができる。
【0058】また、PINフォトダイオ−ドのp形領域
と、i領域と、n形領域とを、半導体膜に対して水平方
向に並べて形成したことによって、例えば、絶縁膜上に
シリコン膜を積層したSOI基板のように、絶縁膜上に
半導体膜を積層した基板に形成することが可能となる。
と、i領域と、n形領域とを、半導体膜に対して水平方
向に並べて形成したことによって、例えば、絶縁膜上に
シリコン膜を積層したSOI基板のように、絶縁膜上に
半導体膜を積層した基板に形成することが可能となる。
【0059】特に、請求項2に係る発明によると、PI
Nフォトダイオ−ドのn形領域と、MOS型トランジス
タのソ−スとを、同一のn形領域を利用して形成させる
ことによって、効率よく光電流を転送することが可能と
なるため、動作の高速性及び省電力性に優れた半導体装
置を得ることができる。
Nフォトダイオ−ドのn形領域と、MOS型トランジス
タのソ−スとを、同一のn形領域を利用して形成させる
ことによって、効率よく光電流を転送することが可能と
なるため、動作の高速性及び省電力性に優れた半導体装
置を得ることができる。
【0060】また、請求項4に係る発明によると、PI
Nフォトダイオ−ドを形成している半導体膜の厚さを、
MOS型トランジスタを形成している半導体膜の厚さよ
りも大となるように形成したことによって、PINフォ
トダイオ−及びMOS型トランジスタに利用するために
それぞれ最適な半導体膜の厚さを得ることが可能とな
る。
Nフォトダイオ−ドを形成している半導体膜の厚さを、
MOS型トランジスタを形成している半導体膜の厚さよ
りも大となるように形成したことによって、PINフォ
トダイオ−及びMOS型トランジスタに利用するために
それぞれ最適な半導体膜の厚さを得ることが可能とな
る。
【0061】よって、PINフォトダイオ−ドにおける
光変換効率及びMOS型トランジスタにおけるスイッチ
ング動作の高速性をともに向上させることができる半導
体装置を得ることが可能となる。
光変換効率及びMOS型トランジスタにおけるスイッチ
ング動作の高速性をともに向上させることができる半導
体装置を得ることが可能となる。
【0062】さらに、請求項5に係る発明によると、本
発明における半導体装置を、第1イオン注入工程と、第
2イオン注入工程と、第3イオン注入工程と、を有する
ことによって製造することによって、導電層を半導体膜
に対して水平方向に並べて形成した横型PINフォトダ
イオ−ドを製造することができる。
発明における半導体装置を、第1イオン注入工程と、第
2イオン注入工程と、第3イオン注入工程と、を有する
ことによって製造することによって、導電層を半導体膜
に対して水平方向に並べて形成した横型PINフォトダ
イオ−ドを製造することができる。
【0063】よって、PINフォトダイオ−ドと、MO
S型トランジスタとを一体化させた素子を、絶縁膜上に
シリコン膜を積層したSOI基板のように、絶縁膜上に
半導体膜を積層した基板に形成することが可能となる。
S型トランジスタとを一体化させた素子を、絶縁膜上に
シリコン膜を積層したSOI基板のように、絶縁膜上に
半導体膜を積層した基板に形成することが可能となる。
【0064】さらに、請求項6に係る発明によると、本
発明における半導体装置を、マトリックス状に配設した
ことによって、平面上に微小な素子を集積することがで
きるため、二次元の光学像を受光することが可能とな
る。
発明における半導体装置を、マトリックス状に配設した
ことによって、平面上に微小な素子を集積することがで
きるため、二次元の光学像を受光することが可能とな
る。
【0065】よって、コピ−機やスキャナ等の電子機器
における画像品質を向上させるために有効である。
における画像品質を向上させるために有効である。
【図1】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図4】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図6】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図7】本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
工程の一部を示す部分拡大断面図である。
【図8】本発明の他の実施形態にかかる半導体装置の部
分拡大断面図である。
分拡大断面図である。
1 半導体装置 1a PINフォトダイオ−ド 1b MOS型トランジスタ 1c 素子形成領域 2 シリコン基板 20 SOI基板(絶縁膜上に半導体膜を積層し
た基板) 3 絶縁膜 4 シリコン膜 41 p形領域(p-拡散層) 42 i領域(p--拡散層) 43、44 n形領域(n+拡散層) 45 p形領域(p+拡散層) 46 導電層 5 窒化シリコン膜 6 LOCOS酸化膜 7 ゲ−ト酸化膜 8 レジスト 9 ゲ−ト電極 10 第1層絶縁膜 11 配線用金属 12 第2層絶縁膜 13 パッシベ−ション膜
た基板) 3 絶縁膜 4 シリコン膜 41 p形領域(p-拡散層) 42 i領域(p--拡散層) 43、44 n形領域(n+拡散層) 45 p形領域(p+拡散層) 46 導電層 5 窒化シリコン膜 6 LOCOS酸化膜 7 ゲ−ト酸化膜 8 レジスト 9 ゲ−ト電極 10 第1層絶縁膜 11 配線用金属 12 第2層絶縁膜 13 パッシベ−ション膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA04 AA10 AB01 BA14 BA30 CA05 CA32 EA14 FA06 FA28 5F049 MA04 MB03 MB12 NA03 NB03 NB05 PA10 RA08 SS03 5F110 AA01 AA06 BB10 CC02 DD04 DD05 DD13 EE09 FF02 GG02 HJ01 HJ13 HJ23 HL03 HL22 NN03 NN04 NN23 NN24 NN62 NN66 NN71 QQ11
Claims (6)
- 【請求項1】 光の強さに応じた光電流を発生するPI
Nフォトダイオ−ドと、前記光電流を取り出すためのM
OS型トランジスタとを一体化させた素子を有する半導
体装置であって、 前記素子は、絶縁膜上に半導体膜を積層した基板に形成
されており、 前記PINフォトダイオ−ドのp形領域と、i領域と、
n形領域とが、前記半導体膜に対して水平方向に並んで
形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記PINフォトダイオ−ドのn形領域
と、前記MOS型トランジスタのソ−スとが、同一のn
形領域を利用して形成されていることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記基板は、絶縁膜上にシリコン膜を積
層したSOI基板であることを特徴とする請求項1又は
請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記PINフォトダイオ−ドを形成して
いる前記半導体膜の厚さを、前記MOS型トランジスタ
を形成している前記半導体膜の厚さよりも大としたこと
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
の半導体装置。 - 【請求項5】 光の強さに応じて光電流を発生するPI
Nフォトダイオ−ドと、前記光電流を取り出すためのM
OS型トランジスタとを一体化させた素子を有する半導
体装置の製造方法において、 絶縁膜上にシリコン膜を積層したSOI基板を用いると
ともに、少なくとも前記PINフォトダイオ−ドの前記
p形領域及び前記i領域の形成領域は覆い、前記MOS
型トランジスタの形成領域は露出するようにレジストの
パタ−ンを形成した状態で、イオンを注入する工程(第
1イオン注入工程)と、 前記MOS型トランジスタにおけるゲ−トの形成領域に
対応する位置のゲ−ト酸化膜上に、ゲ−ト電極材料を積
層したのち、前記PINフォトダイオ−ドのp形領域及
び前記i領域の形成領域は覆い、前記MOS型トランジ
スタの前記ソ−ス及び前記ドレインと、前記PINフォ
トダイオ−ドにおける前記n形領域の形成領域とは露出
するようにレジストのパタ−ンを形成した状態で、イオ
ンを注入する工程(第2イオン注入工程)と、 前記PINフォトダイオ−ドの前記n形領域及び前記i
領域の形成領域と、前記MOS型トランジスタの形成領
域とは覆い、前記PINフォトダイオ−ドにおける前記
p形領域の形成領域は露出するようにレジストのパタ−
ンを形成した状態で、イオンを注入する工程(第3イオ
ン注入工程)と、を有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載された半導体装置を、マトリックス状に配設した構成
を有することを特徴とする電子機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348502A JP2002151702A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 |
| US09/993,928 US6707126B2 (en) | 2000-11-15 | 2001-11-14 | Semiconductor device including a PIN photodiode integrated with a MOS transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000348502A JP2002151702A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151702A true JP2002151702A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18822072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000348502A Withdrawn JP2002151702A (ja) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6707126B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002151702A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184566A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-07-19 | Canon Inc | 半導体ナノワイヤを用いた半導体素子、それを用いた表示装置及び撮像装置 |
| WO2008133016A1 (ja) * | 2007-04-13 | 2008-11-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | 光センサ及び表示装置 |
| JP2011071491A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2011243912A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体薄膜基板および半導体薄膜基板を用いた半導体装置の作製方法 |
| US8368787B2 (en) | 2007-03-22 | 2013-02-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image sensor, single-plate color image sensor, and electronic device |
| CN110265509A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光电探测器件、及其制备方法、显示面板及显示装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3654175B2 (ja) * | 2000-11-15 | 2005-06-02 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 |
| DE102004060365B4 (de) * | 2004-12-15 | 2009-03-19 | Austriamicrosystems Ag | Bauelement mit Halbleiterübergang und Verfahren zur Herstellung |
| DE102005026242B4 (de) * | 2005-06-07 | 2007-05-03 | Austriamicrosystems Ag | Photodiode mit integrierter Halbleiterschaltung und Verfahren zur Herstellung |
| US7525170B2 (en) * | 2006-10-04 | 2009-04-28 | International Business Machines Corporation | Pillar P-i-n semiconductor diodes |
| TWI419347B (zh) * | 2008-07-14 | 2013-12-11 | United Microelectronics Corp | 一種pin光二極體結構及其製法 |
| US9520510B2 (en) | 2013-12-03 | 2016-12-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Embedded optical sensors using transverse Fabry-Perot resonator as detectors |
| CN109742176B (zh) * | 2019-02-22 | 2020-08-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 基于雪崩光电二极管的光检测传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6111305A (en) * | 1997-10-09 | 2000-08-29 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | P-I-N semiconductor photodetector |
| US6720595B2 (en) * | 2001-08-06 | 2004-04-13 | International Business Machines Corporation | Three-dimensional island pixel photo-sensor |
-
2000
- 2000-11-15 JP JP2000348502A patent/JP2002151702A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-11-14 US US09/993,928 patent/US6707126B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184566A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-07-19 | Canon Inc | 半導体ナノワイヤを用いた半導体素子、それを用いた表示装置及び撮像装置 |
| US8368787B2 (en) | 2007-03-22 | 2013-02-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Image sensor, single-plate color image sensor, and electronic device |
| WO2008133016A1 (ja) * | 2007-04-13 | 2008-11-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | 光センサ及び表示装置 |
| JP2011071491A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-04-07 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
| JP2011243912A (ja) * | 2010-05-21 | 2011-12-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体薄膜基板および半導体薄膜基板を用いた半導体装置の作製方法 |
| CN110265509A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光电探测器件、及其制备方法、显示面板及显示装置 |
| US11183610B2 (en) | 2019-07-02 | 2021-11-23 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Photoelectric detector, preparation method thereof, display panel and display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6707126B2 (en) | 2004-03-16 |
| US20020081766A1 (en) | 2002-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6221686B1 (en) | Method of making a semiconductor image sensor | |
| KR100436067B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100819711B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| US20020011611A1 (en) | CMOS image sensor and method of manufacture | |
| TW201013953A (en) | Integrated photodiode for semiconductor substrates | |
| US20090236645A1 (en) | Cmos image sensor and method for manufacturing the same | |
| JP2002151702A (ja) | 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 | |
| KR20010004326A (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| US6410359B2 (en) | Reduced leakage trench isolation | |
| US6096573A (en) | Method of manufacturing a CMOS sensor | |
| US6303421B1 (en) | Method of manufacturing CMOS sensor | |
| US6194260B1 (en) | Method of forming a CMOS sensor | |
| WO2021205662A1 (ja) | 半導体イメージセンサ | |
| CN114613795B (zh) | 用于红外图像传感器的新型像素结构及制作方法 | |
| KR20040065332A (ko) | 이온주입영역을 소자분리막으로 사용한 시모스 이미지센서및 그 제조방법 | |
| JP3654175B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法並びに電子機器 | |
| KR100326267B1 (ko) | 큰정전용량의포토다이오드를갖는이미지센서및그제조방법 | |
| KR100318447B1 (ko) | 이미지센서의핀드포토다이오드및그제조방법 | |
| KR20040058692A (ko) | 포토다이오드의 표면을 보호하는 막을 구비한 시모스이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR100329770B1 (ko) | 반구형상의포토다이오드를갖는이미지센서 | |
| US6353240B2 (en) | CMOS sensor with shallow and deep regions | |
| KR20010061356A (ko) | 저전압 포토다이오드의 도핑 프로파일 개선을 위한이미지센서의 단위화소 제조방법 | |
| KR100520466B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| JP2004247647A (ja) | フォトダイオードおよびイメージセンサ | |
| CN117832237A (zh) | 光电传感器及其形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040527 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070831 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070918 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20071108 |