JPH01207965A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JPH01207965A JPH01207965A JP63031875A JP3187588A JPH01207965A JP H01207965 A JPH01207965 A JP H01207965A JP 63031875 A JP63031875 A JP 63031875A JP 3187588 A JP3187588 A JP 3187588A JP H01207965 A JPH01207965 A JP H01207965A
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- Japan
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- solid
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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。
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］
この発明は、固体撮像索子の受光部例えばビデオカメラ
のＩＣセンザーとして使用される固体撮像素子の製造方
法に関するものである。
のＩＣセンザーとして使用される固体撮像素子の製造方
法に関するものである。
［従来の技術］
従来、この種の固体撮像素子の装置に関しては、下記の
文献に、ｒＣＣＤ撮像素子プロセス」と題して開示され
ている。
文献に、ｒＣＣＤ撮像素子プロセス」と題して開示され
ている。
■プレスジャーナル発行１刀刊“Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒＷｏｒｌｄ １９８７．４ ｐｌ、０６−１１
０即ち、この固体撮像素子の装置は、光信号をＰ／Ｎ型
受光受光ダイオード光電変換し、且つそれを順次にＣＣ
Ｄ （Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ電
荷結合素子）素子にて出力部に信号の転送を行うもので
ある。
ｔｏｒＷｏｒｌｄ １９８７．４ ｐｌ、０６−１１
０即ち、この固体撮像素子の装置は、光信号をＰ／Ｎ型
受光受光ダイオード光電変換し、且つそれを順次にＣＣ
Ｄ （Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ電
荷結合素子）素子にて出力部に信号の転送を行うもので
ある。
第３図に従来の固体撮像素子における撮像部（受光セル
）の断面説明図を示す。
）の断面説明図を示す。
通常固体撮像索子の製造方法としては、Ｎ型半導体基板
１上にＰウェル層２，３をイオン注入及び熱処理により
形成する。
１上にＰウェル層２，３をイオン注入及び熱処理により
形成する。
固体撮像素子においては、オーツ１−フロードレインと
称する過剰光の“はき出し“用として一般的にＰウェル
層は２種設けられており、図中のＰウェル層（２）３は
Ｐウェル（１）２よりも接合深さが浅く形成されるよう
になっている。
称する過剰光の“はき出し“用として一般的にＰウェル
層は２種設けられており、図中のＰウェル層（２）３は
Ｐウェル（１）２よりも接合深さが浅く形成されるよう
になっている。
Ｐウェル層を形成した後、固体撮像素子間分離用として
酸化膜４がＬＯＣＯ３法（ＬＯＣＡＬ ０ｘｉｄａｔｉ
ｏｎｏｆ ５ｉｌｉｃｏｎ、 ５ｔ３Ｎ ４を酸化マス
クに使用する選択酸化法をいう）により設けられ、次に
ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜５が熱酸化法により形
成される。
酸化膜４がＬＯＣＯ３法（ＬＯＣＡＬ ０ｘｉｄａｔｉ
ｏｎｏｆ ５ｉｌｉｃｏｎ、 ５ｔ３Ｎ ４を酸化マス
クに使用する選択酸化法をいう）により設けられ、次に
ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜５が熱酸化法により形
成される。
更に電荷転送部には埋込チャネル型ＣＣＤを形成するＮ
型不純物層６をイオン注入法により所定領域内に形成し
、後にＭＯＳのゲート電極となるポリシリコン膜７を形
成し、更に受光部のＰ／Ｎ接合を成すＮ型不純物層８を
イオン注入法にて設ける。
型不純物層６をイオン注入法により所定領域内に形成し
、後にＭＯＳのゲート電極となるポリシリコン膜７を形
成し、更に受光部のＰ／Ｎ接合を成すＮ型不純物層８を
イオン注入法にて設ける。
［発明の解決しようとする課題］
しかしながら、上記構成の従来の固体撮像素子デバイス
では、次のような問題点があった。
では、次のような問題点があった。
（ａ）Ｎ型半導体基板上に深さの異なる２種類のＰウェ
ル層が必要なため、これを設けるためには、イオン注入
工程と熱処理工程の２工程となり、工程が増加するため
製造コスト及び歩留まり低下の原因となる。
ル層が必要なため、これを設けるためには、イオン注入
工程と熱処理工程の２工程となり、工程が増加するため
製造コスト及び歩留まり低下の原因となる。
（ｂ）従来受光領域において、強度の入射光に対して、
ブルーミング現象を防止するためＰウェル層を浅く形成
することが不可欠である。
ブルーミング現象を防止するためＰウェル層を浅く形成
することが不可欠である。
（ｃ）又、固体撮像装置のセル領域の集積度が高くなる
と、深いＰウェル領域の不純物が浅いＰウェル領域に侵
入して不純物濃度を上げてＰウェル領域を深くするため
、受光領域の浅いＰウェル領域を形成することが困難に
なる。
と、深いＰウェル領域の不純物が浅いＰウェル領域に侵
入して不純物濃度を上げてＰウェル領域を深くするため
、受光領域の浅いＰウェル領域を形成することが困難に
なる。
（ｄ）Ｎ型半導体基板上から２種のＰウェル層を所定の
深さで得るためには、高温で長時間の熱処理により形成
しなければならず素子の集積化が難しい。又、高温の熱
処理時に発生する結晶歪が素子の特性を劣化させ、ホワ
イトノイズ等の局部的欠陥と成り易い。
深さで得るためには、高温で長時間の熱処理により形成
しなければならず素子の集積化が難しい。又、高温の熱
処理時に発生する結晶歪が素子の特性を劣化させ、ホワ
イトノイズ等の局部的欠陥と成り易い。
（ｅ）長波長光によりＰウェル層（２）内の空乏層で発
生した電子がＣＣＤの電荷転送部に洩れ込み易く、又ス
ミア（入射光の散乱やキャリヤの横方向拡散により電荷
が直接ＣＣＤに混入し、明るい被写体の上下に白い縦筋
を生じせしめ著しく画質を劣化させる現象をいう）と呼
ばれる特性劣化につながり易い。
生した電子がＣＣＤの電荷転送部に洩れ込み易く、又ス
ミア（入射光の散乱やキャリヤの横方向拡散により電荷
が直接ＣＣＤに混入し、明るい被写体の上下に白い縦筋
を生じせしめ著しく画質を劣化させる現象をいう）と呼
ばれる特性劣化につながり易い。
この発明は、以上の製造工程及び素子の特性上の問題点
を解決するためになされたもので、製造工程の簡単な、
且つ素子特性の優れた固体撮像素子の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
を解決するためになされたもので、製造工程の簡単な、
且つ素子特性の優れた固体撮像素子の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
［課題を解決するための手段〕
この発明に係る固体撮像素子は、
固体撮像素子のＰウェル層形成方法において、Ｎ型半導
体基板上の一部にＰ型不純物層を形成する工程、 前記Ｎ型半導体基板上のＰ型不純物層及び前記Ｎ型半導
体基板上にＰ型エピタキシャル層又はＮ型エピタキシャ
ル層を形成する工程、 前記Ｐ型エピタキシャル層上に受光部及び電荷転送部を
設ける工程、又はＮ型エピタキシャル層にＰウェル層を
形成し、該Ｐウェル層上に受光部及び電荷転送部を設け
る工程、 とからなることを特徴とする固体撮像素子の製造方法で
ある。
体基板上の一部にＰ型不純物層を形成する工程、 前記Ｎ型半導体基板上のＰ型不純物層及び前記Ｎ型半導
体基板上にＰ型エピタキシャル層又はＮ型エピタキシャ
ル層を形成する工程、 前記Ｐ型エピタキシャル層上に受光部及び電荷転送部を
設ける工程、又はＮ型エピタキシャル層にＰウェル層を
形成し、該Ｐウェル層上に受光部及び電荷転送部を設け
る工程、 とからなることを特徴とする固体撮像素子の製造方法で
ある。
［作用］
この発明の固体撮像素子の製造方法は、従来の２種のＰ
ウェル層を、Ｎ型半導体基板上に設けたＰ型不純物層と
、その更に上方にエピタキシャル成長させたＰ型エピタ
キシャル層にて形成するようにしたものである。
ウェル層を、Ｎ型半導体基板上に設けたＰ型不純物層と
、その更に上方にエピタキシャル成長させたＰ型エピタ
キシャル層にて形成するようにしたものである。
このように構成したことにより、製造工程の低温化、製
造時間の短縮化が出来るばかりでなく、高温、長時間の
熱処理による結晶への熱歪みを低減でき素子特性の向上
と、従来のＰ型不純物による横方向拡散が無く、素子の
微細化が達成できる。
造時間の短縮化が出来るばかりでなく、高温、長時間の
熱処理による結晶への熱歪みを低減でき素子特性の向上
と、従来のＰ型不純物による横方向拡散が無く、素子の
微細化が達成できる。
次ニコノ発明の実施例について述べる。
［実施例］
第１図はこの発明の一実施例を示す固体撮像素子のセル
の断面説明図、第２図（ａ）〜（ｇ）はこの発明方法の
製造工程の説明図である。
の断面説明図、第２図（ａ）〜（ｇ）はこの発明方法の
製造工程の説明図である。
第１図及び第２図に基づいてこの発明の製造方法につい
て述べる。
て述べる。
先ず、第２図（ａ）に示す如く、濃度１０１４〜１．０
１５／ ｃｍ ”のＮ型Ｓｉ半導体基板１上に、固体撮
像素子の受光部以外の領域に対し、Ｐ型不純物層（Ｐ＋
埋込拡散層）１０を、１０１６〜１ｏ１９／ｃｍ３の濃
度で、拡散の深さを１〜５μｍ程度に、イオン注入法又
は熱拡散工程により、選択的に形成する。
１５／ ｃｍ ”のＮ型Ｓｉ半導体基板１上に、固体撮
像素子の受光部以外の領域に対し、Ｐ型不純物層（Ｐ＋
埋込拡散層）１０を、１０１６〜１ｏ１９／ｃｍ３の濃
度で、拡散の深さを１〜５μｍ程度に、イオン注入法又
は熱拡散工程により、選択的に形成する。
次に、第２図（ｂ）に示す如く、Ｐ型不純物領域、及び
それ以外のＮ型半導体基板１の表面上にＣＶＤ法により
、Ｐ型不純物を、濃度１０１４〜１０ ”’／（１）３
含むエピタキシャル層９を、１〜５μｍの厚さで形成す
る。
それ以外のＮ型半導体基板１の表面上にＣＶＤ法により
、Ｐ型不純物を、濃度１０１４〜１０ ”’／（１）３
含むエピタキシャル層９を、１〜５μｍの厚さで形成す
る。
次に、第２図（ｃ）に示す如く、ドライ酸素中でＮ型Ｓ
ｉ半導体基板１を熱処理して、厚さ約１−の素子分離用
酸化膜（フィールド酸化膜）４を形成する。次にＮ型Ｓ
ｉ半導体基板１の受光領域及びパーティカルＣＣＤ領域
表面に５００−１０００人のＳｉＯ２ゲート酸化膜５を
熱酸化により形成する。
ｉ半導体基板１を熱処理して、厚さ約１−の素子分離用
酸化膜（フィールド酸化膜）４を形成する。次にＮ型Ｓ
ｉ半導体基板１の受光領域及びパーティカルＣＣＤ領域
表面に５００−１０００人のＳｉＯ２ゲート酸化膜５を
熱酸化により形成する。
更に、第２図（ｄ）に示す如く、選択的にレジスト層１
１を形成した後、約１０１２／ｃ−の不純物濃度の燐ま
たは砒素を約１００〜１５０ＫｅＶでイオン注入して、
パーティカルＣＣＤ領域の、埋込チャネル型電荷転送部
を成すＮ型不純物拡散層６を深さ０．５〜１．５１ＪＩ
１１にてイオン注入法及び熱拡散により形成する。
１を形成した後、約１０１２／ｃ−の不純物濃度の燐ま
たは砒素を約１００〜１５０ＫｅＶでイオン注入して、
パーティカルＣＣＤ領域の、埋込チャネル型電荷転送部
を成すＮ型不純物拡散層６を深さ０．５〜１．５１ＪＩ
１１にてイオン注入法及び熱拡散により形成する。
次に、第２図（ｅ）に示す如く、レジスト層１１を除去
し、全表面に、ＭＯ３用電極として高濃度（約３０００
〜５０００人の厚さ）不純物を含んだ多結晶シリコン電
極を形成するため、Ｎ型不純物を含むポリシリコン層７
をＣＶＤ法等により形成する。次いで、フォトリソグラ
フィ技術、エツチング技術により、ポリシリコン層７を
選択的に除去して、トランスファゲート及びＣＣＤのゲ
ート電極を形成する。
し、全表面に、ＭＯ３用電極として高濃度（約３０００
〜５０００人の厚さ）不純物を含んだ多結晶シリコン電
極を形成するため、Ｎ型不純物を含むポリシリコン層７
をＣＶＤ法等により形成する。次いで、フォトリソグラ
フィ技術、エツチング技術により、ポリシリコン層７を
選択的に除去して、トランスファゲート及びＣＣＤのゲ
ート電極を形成する。
その後、第２図（ｆ）に示す如く、燐または砒素をイオ
ン注入して、Ｐ／Ｎ受光ダイオード領域のＮ型不純物拡
散層８を０．５〜１．５−の深さで設ける。
ン注入して、Ｐ／Ｎ受光ダイオード領域のＮ型不純物拡
散層８を０．５〜１．５−の深さで設ける。
最後に、第２図（ｇ）に示す如く、既知の方法にてＰＳ
Ｇ膜１２とＡＲ配線層１３を形成しパターニングして素
子を完成する。
Ｇ膜１２とＡＲ配線層１３を形成しパターニングして素
子を完成する。
前述の製造工程を経た後、Ｎ型半導体基板１上のＰ＋埋
込拡散層１０は、熱処理工程を何度か踏んでいることか
ら、Ｐ型エピタキシャル層９へ図中Ａで示すオートドー
プ現象が発生し２、数ミクロンメートルのオーダーで浮
き上がることが第１図に示されている。
込拡散層１０は、熱処理工程を何度か踏んでいることか
ら、Ｐ型エピタキシャル層９へ図中Ａで示すオートドー
プ現象が発生し２、数ミクロンメートルのオーダーで浮
き上がることが第１図に示されている。
又、他の実施例として、Ｎ型半導体基板１上にＰ型不純
物層１０を設けた後、全面にＮ型エピタキシャル層をＣ
ＶＤ法により形成し、そのＮ型エピタキシャル層表面か
らイオン注入法によりＰウェル層を設けても良い。
物層１０を設けた後、全面にＮ型エピタキシャル層をＣ
ＶＤ法により形成し、そのＮ型エピタキシャル層表面か
らイオン注入法によりＰウェル層を設けても良い。
［発明の効果］
以上のように、この発明の固体撮像素子の製造方法によ
れば、従来の２種の接合深さを持っＰウェル層を、Ｎ型
半導体基板上に設けたＰ型不純物層１０を、Ｐ型エピタ
キシャル層９により形成することにより、次のような効
果を奏するものである。
れば、従来の２種の接合深さを持っＰウェル層を、Ｎ型
半導体基板上に設けたＰ型不純物層１０を、Ｐ型エピタ
キシャル層９により形成することにより、次のような効
果を奏するものである。
−８＝
（ａ）Ｐ型エピタキシャル層を用いた場合、Ｐウェル層
をイオン注入工程及び高温で長時間の熱処理を使用する
ことなく形成でき製造工程の大幅な短縮ができる。
をイオン注入工程及び高温で長時間の熱処理を使用する
ことなく形成でき製造工程の大幅な短縮ができる。
（ｂ）同様な理由から、高集積で低欠陥の固体撮像素子
が得られる。
が得られる。
（ｃ）Ｎ型半導体基板上に設けたＰ＋型不純物層からの
オートドーピングにより電荷転送部（通常Ｖ−ＣＣＤと
呼称される。）下に高濃度のＰ型不純物層が出来、スミ
アと呼ばれる受光部からの電子の漏れ込みを抑える効果
が得られる。
オートドーピングにより電荷転送部（通常Ｖ−ＣＣＤと
呼称される。）下に高濃度のＰ型不純物層が出来、スミ
アと呼ばれる受光部からの電子の漏れ込みを抑える効果
が得られる。
（ｄ）さらに高濃度のＰ型不純物層がＶ−ＣＣＤの下に
近接することにより、Ｖ−ＣＣＤ部の静電容量が増加し
、取扱い電荷量が増えることから、Ｖ−ＣＣＤ部の寸法
を小さくすることが出来、結果として受光部の面積を拡
げられるため素子の受光感度も向上出来る。
近接することにより、Ｖ−ＣＣＤ部の静電容量が増加し
、取扱い電荷量が増えることから、Ｖ−ＣＣＤ部の寸法
を小さくすることが出来、結果として受光部の面積を拡
げられるため素子の受光感度も向上出来る。
第１図はこの発明の一実施例を示す固体撮像素子のセル
断面説明図、第２図はこの発明方法の製造プロセス説明
図、第３図は従来の固体撮像素子における撮像部（受光
セル）断面説明図である。 図において、１ Ｎ型半導体基板、２：Ｐウェル層（１
）、３：Ｐウェル層（２）、４：索子分離用酸化膜、５
：ゲート酸化膜、６ Ｎ型不純物拡散層、７．ポリシリ
コン膜、８：Ｎ型不純物拡散層、９ニ工ビタキシヤル層
、１０・Ｐ型不純物層（Ｐ＋埋込拡散層）、：ｔ１ニレ
ジスト層、］２：ＰＳＧ膜、１３．Δｇ配線層である。 １、事件の表示 特願昭６３−３１８７５号 ２、発明の名称 固体撮像素子の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号名
称 （０２９）沖電気工業株式会社代表者 小杉
信光 ４、代理人 住 所 東京都港区芝浦４丁目１０番３号５、補
正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容
断面説明図、第２図はこの発明方法の製造プロセス説明
図、第３図は従来の固体撮像素子における撮像部（受光
セル）断面説明図である。 図において、１ Ｎ型半導体基板、２：Ｐウェル層（１
）、３：Ｐウェル層（２）、４：索子分離用酸化膜、５
：ゲート酸化膜、６ Ｎ型不純物拡散層、７．ポリシリ
コン膜、８：Ｎ型不純物拡散層、９ニ工ビタキシヤル層
、１０・Ｐ型不純物層（Ｐ＋埋込拡散層）、：ｔ１ニレ
ジスト層、］２：ＰＳＧ膜、１３．Δｇ配線層である。 １、事件の表示 特願昭６３−３１８７５号 ２、発明の名称 固体撮像素子の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都港区虎ノ門１丁目７番１２号名
称 （０２９）沖電気工業株式会社代表者 小杉
信光 ４、代理人 住 所 東京都港区芝浦４丁目１０番３号５、補
正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 固体撮像素子のＰウェル層形成方法において、Ｎ型半
導体基板上の一部にＰ型不純物層を形成する工程、 前記Ｎ型半導体基板上のＰ型不純物層及び前記Ｎ型半導
体基板上にＰ型エピタキシャル層又はＮ型エピタキシャ
ル層を形成する工程、 前記Ｐ型エピタキシャル層上に受光部及び電荷転送部を
設ける工程、又はＮ型エピタキシャル層にＰウェル層を
形成し、該Ｐウェル層上に受光部及び電荷転送部を設け
る工程、 とからなることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63031875A JPH01207965A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63031875A JPH01207965A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01207965A true JPH01207965A (ja) | 1989-08-21 |
Family
ID=12343211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63031875A Pending JPH01207965A (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01207965A (ja) |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP63031875A patent/JPH01207965A/ja active Pending
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