JPH069232B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH069232B2 JPH069232B2 JP59106665A JP10666584A JPH069232B2 JP H069232 B2 JPH069232 B2 JP H069232B2 JP 59106665 A JP59106665 A JP 59106665A JP 10666584 A JP10666584 A JP 10666584A JP H069232 B2 JPH069232 B2 JP H069232B2
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- Japan
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- region
- semiconductor
- element isolation
- electrode
- control electrode
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- 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
- H10W10/031—Manufacture or treatment of isolation regions comprising PN junctions
-
- 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
- H10W10/30—Isolation regions comprising PN junctions
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Element Separation (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は素子分離領域を有する半導体装置の製造方法に
係り、特に一導電型の半導体で形成された素子分離領域
を有効に利用した半導体装置の製造方法に関する。
係り、特に一導電型の半導体で形成された素子分離領域
を有効に利用した半導体装置の製造方法に関する。
本発明は、たとえば光励起により発生したキャリアを蓄
積し、蓄積されたキャリアにより発生した蓄積電圧を読
出す方式の光電変換装置等に適用される。
積し、蓄積されたキャリアにより発生した蓄積電圧を読
出す方式の光電変換装置等に適用される。
第1図は、特願昭58−120755号公報に記載され
ている光電変換装置を示し、 第1図(a)は光センサセルを二次元的に配列した光電変
換装置の平面図、第1図(b)はそのA−A′線断面図で
ある。
ている光電変換装置を示し、 第1図(a)は光センサセルを二次元的に配列した光電変
換装置の平面図、第1図(b)はそのA−A′線断面図で
ある。
第1図(a)および(b)において、n+シリコン基板101上
に光センサセルが配列されており、各光センサセルはS
iO2,Si3N4,又はポリシリコン等より成る素子分
離領域102によって隣りの光センサセルから電気的に
絶縁されている。
に光センサセルが配列されており、各光センサセルはS
iO2,Si3N4,又はポリシリコン等より成る素子分
離領域102によって隣りの光センサセルから電気的に
絶縁されている。
各光センサセルは、エピタキシャル技術等で形成される
不純物濃度の低いn-領域103、その上にPタイプの不
純物(たとえばボロン等)をドープしたバイポーラトラ
ンジスタのベースおよびPチャネルMOSトランジスタの
ソースとなるP領域104と、PチャネルMOSトランジ
スタのドレインとなるP領域105、前記バイポーラト
ランジスタのエミッタとなるn+領域106、酸化膜107
の挾んでPチャネルMOSトランジスタのゲート電極10
8、酸化膜107を通してP領域104にパルスを印加
するためのMOSキャパシタ電極109、エミッタ電極11
0、そしてP領域105に所定電位を与える電極111
等で構成されている。
不純物濃度の低いn-領域103、その上にPタイプの不
純物(たとえばボロン等)をドープしたバイポーラトラ
ンジスタのベースおよびPチャネルMOSトランジスタの
ソースとなるP領域104と、PチャネルMOSトランジ
スタのドレインとなるP領域105、前記バイポーラト
ランジスタのエミッタとなるn+領域106、酸化膜107
の挾んでPチャネルMOSトランジスタのゲート電極10
8、酸化膜107を通してP領域104にパルスを印加
するためのMOSキャパシタ電極109、エミッタ電極11
0、そしてP領域105に所定電位を与える電極111
等で構成されている。
このような構成を有する光センサセルの動作を説明す
る。
る。
まず、電荷蓄積動作では、ベースであるP領域104を
n+領域106に対して負電圧にバイアスし、光によって
発生したホールを蓄積する。ホールの蓄積によって、P
領域104の電位は正の方向に向って変化するが、光の
強さに応じて各光センサセルのP領域104の電位は異
なってくる。
n+領域106に対して負電圧にバイアスし、光によって
発生したホールを蓄積する。ホールの蓄積によって、P
領域104の電位は正の方向に向って変化するが、光の
強さに応じて各光センサセルのP領域104の電位は異
なってくる。
この状態で読出し動作が行われる。すなわち読出しパル
ス電圧VRがMOSキャパシタ電極109に印加されると、
P領域104が正電位となり、P領域104に蓄積され
た情報がエミッタであるn+領域106側に読出される。
そして、読出しパルス電圧VRが接地電位にされ、n+領
域106からエミッタ電極110を通して外部へ情報が
出力される。
ス電圧VRがMOSキャパシタ電極109に印加されると、
P領域104が正電位となり、P領域104に蓄積され
た情報がエミッタであるn+領域106側に読出される。
そして、読出しパルス電圧VRが接地電位にされ、n+領
域106からエミッタ電極110を通して外部へ情報が
出力される。
次に、P領域104の電位が光の強度に応じて異なって
いる状態で、ゲート電極108に負のパルスを引火して
リフレッシュ動作を行う。この負のパルスによって、p
チャネルMOSトランジスタは導通状態となり、P領域1
04に蓄積されているホールが除去されるとともにP領
域104が所定の負電圧に固定される。すなわち、この
リフレッシュ動作によって、ベースであるP領域104
の完全な初期化が行われたことになり、以後上述の蓄
積、読出し、リフレッシュという各動作が繰返えされ
る。
いる状態で、ゲート電極108に負のパルスを引火して
リフレッシュ動作を行う。この負のパルスによって、p
チャネルMOSトランジスタは導通状態となり、P領域1
04に蓄積されているホールが除去されるとともにP領
域104が所定の負電圧に固定される。すなわち、この
リフレッシュ動作によって、ベースであるP領域104
の完全な初期化が行われたことになり、以後上述の蓄
積、読出し、リフレッシュという各動作が繰返えされ
る。
このように、リフレッシュ動作時にベースであるP領域
104を所定の負電圧に固定することで、光の強弱に関
係なく光情報を完全に、かつ高速で消去することができ
る。
104を所定の負電圧に固定することで、光の強弱に関
係なく光情報を完全に、かつ高速で消去することができ
る。
しかしながら、特に光電変換装置では、感度の向上およ
び高解像度化の要請等に伴って、素子表面を有効に利用
することが望ましい。
び高解像度化の要請等に伴って、素子表面を有効に利用
することが望ましい。
この点で、従来の光電変換装置は十分ではなかった。す
なわち、第1図に示すように、絶縁材より成る素子分離
領域102を有しているために、この領域分だけ素子が
大きくなり、しかもリフレッシュ時に導通状態となるMO
Sトランジスタの一方の主電極領域に所定の負電圧を印
加するための配線を特別に設ける必要がある。
なわち、第1図に示すように、絶縁材より成る素子分離
領域102を有しているために、この領域分だけ素子が
大きくなり、しかもリフレッシュ時に導通状態となるMO
Sトランジスタの一方の主電極領域に所定の負電圧を印
加するための配線を特別に設ける必要がある。
本発明は上記従来の問題点に鑑み成されたものであり、
その目的は制御電圧領域(ベース領域)を確実に所定電
位に戻すとともに、構造を簡単化し、素子表面を有効に
利用できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
その目的は制御電圧領域(ベース領域)を確実に所定電
位に戻すとともに、構造を簡単化し、素子表面を有効に
利用できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
上記の目的を達成するために、本発明による半導体装置
の製造方法は、第一導電型の半導体からなり光エネルギ
ーを受けることによりキャリアを蓄積可能な制御電極領
域と、前記第一導電型とは異なる第二導電型の半導体か
らなる第一及び第二の主電極領域と、有する光トランジ
スタと、 第一導電型の半導体からなる素子分解領域と、 前記制御電極領域と前記素子分離領域とを主電極領域と
して有し、前記光トランジスタをリフレッシュする為の
絶縁ゲート型トランジスタと、 を具備する半導体装置の製造方法において、 前記制御電極領域と前記素子分離領域を共通の基体内に
形成した後、所定の長さを有するマスク材を前記制御電
極領域と前記素子分離領域との間に配置し、 前記マスク材をマスクとして前記制御電極領域および前
記素子分離領域と同一導電型の半導体領域を前記基体内
に形成して前記絶縁ゲート型トランジスタのチャネル長
を決定することを特徴とする。
の製造方法は、第一導電型の半導体からなり光エネルギ
ーを受けることによりキャリアを蓄積可能な制御電極領
域と、前記第一導電型とは異なる第二導電型の半導体か
らなる第一及び第二の主電極領域と、有する光トランジ
スタと、 第一導電型の半導体からなる素子分解領域と、 前記制御電極領域と前記素子分離領域とを主電極領域と
して有し、前記光トランジスタをリフレッシュする為の
絶縁ゲート型トランジスタと、 を具備する半導体装置の製造方法において、 前記制御電極領域と前記素子分離領域を共通の基体内に
形成した後、所定の長さを有するマスク材を前記制御電
極領域と前記素子分離領域との間に配置し、 前記マスク材をマスクとして前記制御電極領域および前
記素子分離領域と同一導電型の半導体領域を前記基体内
に形成して前記絶縁ゲート型トランジスタのチャネル長
を決定することを特徴とする。
以下、本発明の実施例を図面に用いて詳細に説明する。
第2図は本発明による半導体装置の製造方法の一実施例
の製造工程図であり、本実施例では光電変換装置の場合
を取り上げる。
の製造工程図であり、本実施例では光電変換装置の場合
を取り上げる。
まず、第2図(a)に示されるように、不純物濃度1×1
015〜5×1017cm-3のn型基板1の裏面に、不純物濃
度1×1017〜1×1020cm-3のオーミックコンタクト
用のn+層2をP,As又はSbの拡散によって形成する。続
いて、n+層2上に厚さ3000〜7000Åの酸化膜3
(たえとばSiO2膜)をCVD法によって形成する。
015〜5×1017cm-3のn型基板1の裏面に、不純物濃
度1×1017〜1×1020cm-3のオーミックコンタクト
用のn+層2をP,As又はSbの拡散によって形成する。続
いて、n+層2上に厚さ3000〜7000Åの酸化膜3
(たえとばSiO2膜)をCVD法によって形成する。
酸化膜3はバックコートと呼ばれ、基板1が熱処理され
る際の不純物蒸気の発生を防止するものである。
る際の不純物蒸気の発生を防止するものである。
次に、基板1の表面を、温度1000℃、HClを2/mi
n、H260/minの条件で約1.5分間エッチングした
後、ソースガスSiH2Cl2(100%)を1.2/min、ドーピ
ングガス(H2希釈PH3,20PPM)を100cc流し、成
長温度1000℃,120〜180Torrの減圧下におい
て、n-エピタキシャル層4(以下、n-層4とする)を形
成する。この時の単結晶成長速度は0.5μm/min,厚さ
は2〜10μm,そして不純物濃度は1×1012〜1016cm
-3,好ましくは1012〜1014cm-3である〔第2図
(b)〕。
n、H260/minの条件で約1.5分間エッチングした
後、ソースガスSiH2Cl2(100%)を1.2/min、ドーピ
ングガス(H2希釈PH3,20PPM)を100cc流し、成
長温度1000℃,120〜180Torrの減圧下におい
て、n-エピタキシャル層4(以下、n-層4とする)を形
成する。この時の単結晶成長速度は0.5μm/min,厚さ
は2〜10μm,そして不純物濃度は1×1012〜1016cm
-3,好ましくは1012〜1014cm-3である〔第2図
(b)〕。
なお、n-層4の品質を向上させるためには、基板をまず
1150〜1250℃程度の高温処理で表面近傍から酸
素を除去して、その後800℃程度の長時間熱処理によ
り基板内部にマイクロディフェクトを多数発生させ、デ
ヌーデットゾーンを有するイントリンシックゲッタリン
グの行える基板にしておくこともきわめて有効である。
1150〜1250℃程度の高温処理で表面近傍から酸
素を除去して、その後800℃程度の長時間熱処理によ
り基板内部にマイクロディフェクトを多数発生させ、デ
ヌーデットゾーンを有するイントリンシックゲッタリン
グの行える基板にしておくこともきわめて有効である。
続いて、n-層4畳に厚さ4000〜8000Åの酸化膜
5をパイロジェネック酸化(H2+O2)、ウェット酸化(O2
+H2O)、又はスチーム酸化(N2+H2O)により形成す
る。更に、積層欠陥等のない良好な酸化膜を得るには、
800〜1000℃の温度での高圧酸化が適している。
5をパイロジェネック酸化(H2+O2)、ウェット酸化(O2
+H2O)、又はスチーム酸化(N2+H2O)により形成す
る。更に、積層欠陥等のない良好な酸化膜を得るには、
800〜1000℃の温度での高圧酸化が適している。
そして、素子分離領域を形成するために、酸化膜5の一
部をフォトリンググラフィ法によって選択的に除去する
〔第2図(c)〕。
部をフォトリンググラフィ法によって選択的に除去する
〔第2図(c)〕。
次に、ウエハ状に形成されたボロンナイトライド(以下
BNとする)を第2図(c)に示されるウエハと向い合せ
て拡散炉内に配置し、H2+O2+N2雰囲気で800℃
の熱処理を行なって不純物Bを含んだボロンガラス酸化
膜5およびn-層4上に付着させる。そして、N2雰囲気
中で1100℃の熱処理を5〜15分間加えることで付
着不純物Bを浅く拡散させる。
BNとする)を第2図(c)に示されるウエハと向い合せ
て拡散炉内に配置し、H2+O2+N2雰囲気で800℃
の熱処理を行なって不純物Bを含んだボロンガラス酸化
膜5およびn-層4上に付着させる。そして、N2雰囲気
中で1100℃の熱処理を5〜15分間加えることで付
着不純物Bを浅く拡散させる。
その際表面に形成され、拡散の不均一を生ずるボロンガ
ラスをフッ酸+HNO3によって除去する。
ラスをフッ酸+HNO3によって除去する。
さらに、800℃、H2+O2雰囲気で酸化を行う(30
〜60分間)。この酸化によって、完全に除去されなか
ったボロンガラスおよび不純物Bの付着工程で生じた表
面近傍の欠陥を酸化膜中に取り込むことができる。
〜60分間)。この酸化によって、完全に除去されなか
ったボロンガラスおよび不純物Bの付着工程で生じた表
面近傍の欠陥を酸化膜中に取り込むことができる。
こうして形成された酸化膜をフッ酸で除去し、清浄で欠
陥の無い表面を露出させる。
陥の無い表面を露出させる。
続いて、950〜1050℃、H2+O2雰囲気で30〜
50分間の押し込み(ドライブイン)を行い、p+素子分
離領域6および酸化膜7を形成する〔第2図(d)〕。
50分間の押し込み(ドライブイン)を行い、p+素子分
離領域6および酸化膜7を形成する〔第2図(d)〕。
本実施例では、60分間の押し込みを行い、シート抵抗
20Ω/□、深さ1.7μmの素子分離領域6を形成した。
20Ω/□、深さ1.7μmの素子分離領域6を形成した。
また、第2図(c)に示されるように酸化膜5を形成した
後、拡散源としてBSG(ボロンシリケートグラス;不純
物としてBを含むSiO2膜)をCVD法によって形成し、押
し込みを行うことで上記拡散と同様とp+素子分離領域6
を形成することできる。
後、拡散源としてBSG(ボロンシリケートグラス;不純
物としてBを含むSiO2膜)をCVD法によって形成し、押
し込みを行うことで上記拡散と同様とp+素子分離領域6
を形成することできる。
このようにしてp+素子分離領域6が形成されると、次に
ベース領域を形成するために酸化膜7(ただし酸化膜5
を含むものとする)を選択的にエッチング除去し、そこ
にバッファ用の酸化膜8を形成する〔第2図(e)〕。
ベース領域を形成するために酸化膜7(ただし酸化膜5
を含むものとする)を選択的にエッチング除去し、そこ
にバッファ用の酸化膜8を形成する〔第2図(e)〕。
酸化膜8は、ベース領域をイオン注入によって形成する
際のチャネリング防止及び表面欠陥防止のために設けら
れ、厚さは500〜1500Åである。また、この工程
でバックコートの酸化膜3は完全に取り除かれる。
際のチャネリング防止及び表面欠陥防止のために設けら
れ、厚さは500〜1500Åである。また、この工程
でバックコートの酸化膜3は完全に取り除かれる。
続いて、BF3を材料ガスとして生成されたB+イオン又はB
F2 +イオンをウエハへ打ち込む。この時酸化膜7がマス
クとなり、酸化膜8の下にだけB+イオンが注入される。
この表面濃度は1×1015〜5×1018cm-3,望ましくは1
〜20×1016cm-3であり、イオン注入量は7×1011〜1×
1015cm-2,望ましくは1×1012〜1×1014cm-2である。
F2 +イオンをウエハへ打ち込む。この時酸化膜7がマス
クとなり、酸化膜8の下にだけB+イオンが注入される。
この表面濃度は1×1015〜5×1018cm-3,望ましくは1
〜20×1016cm-3であり、イオン注入量は7×1011〜1×
1015cm-2,望ましくは1×1012〜1×1014cm-2である。
こうしてイオンが注入されると、1000〜1100
℃,N2雰囲気で熱拡散によってp型のベース領域9を
所定の深さまで形成する〔第2図(f)〕。ベース領域9
の深さはたとえば0.6〜1μm程度である。
℃,N2雰囲気で熱拡散によってp型のベース領域9を
所定の深さまで形成する〔第2図(f)〕。ベース領域9
の深さはたとえば0.6〜1μm程度である。
ベース領域9の厚さと不純物濃度は以下のような考えで
決定する。感度を上げようとすれば、ベース領域9の不
純物濃度を下げてベース・エミッタ間容量Cbeを小さく
することが望ましい。Cbeは略々次のように与えられ
る。
決定する。感度を上げようとすれば、ベース領域9の不
純物濃度を下げてベース・エミッタ間容量Cbeを小さく
することが望ましい。Cbeは略々次のように与えられ
る。
ただし、Vbiはエミッタ・ベース間拡散電位であり、 で与えられる。ここで、εはシリコン結晶の誘電率、ND
はエミッタの不純物濃度、NAはベースのエミッタに隣接
する部分の不純物濃度、niは真性キャリア濃度,Aeはベ
ース領域の面積,kはボルツアン定数,Tは温度,qは
単位電荷量である。NAを小さくする程Cbeは小さくなっ
て、感度は上昇するが、NAをあまり小さくしすぎるとベ
ース領域が動作状態で完全に空乏化してパンチングスル
ー状態になってしまうため、あまり低くはできない。ベ
ース領域が完全に空乏化してパンチングスルー状態にな
らない程度に設定する。
はエミッタの不純物濃度、NAはベースのエミッタに隣接
する部分の不純物濃度、niは真性キャリア濃度,Aeはベ
ース領域の面積,kはボルツアン定数,Tは温度,qは
単位電荷量である。NAを小さくする程Cbeは小さくなっ
て、感度は上昇するが、NAをあまり小さくしすぎるとベ
ース領域が動作状態で完全に空乏化してパンチングスル
ー状態になってしまうため、あまり低くはできない。ベ
ース領域が完全に空乏化してパンチングスルー状態にな
らない程度に設定する。
なお、ベース領域9を形成する方法としては、BSGをウ
エハ上に堆積させて、1100〜1200℃の熱拡散に
よって不純物Bを所定の深さまで拡散させて形成する方
法もある。
エハ上に堆積させて、1100〜1200℃の熱拡散に
よって不純物Bを所定の深さまで拡散させて形成する方
法もある。
こうして、素子分離領域6およびベース領域9が形成さ
れると、酸化膜7および8を除去し、そして厚さ数10
〜数100Åの酸化膜10を形成する〔第2図(g)〕。
れると、酸化膜7および8を除去し、そして厚さ数10
〜数100Åの酸化膜10を形成する〔第2図(g)〕。
酸化膜10の代わりに減圧CVD法を用いた窒化膜(Si
3N4)でも良い。窒化膜は、誘電率がSiO2の約2倍であ
り、大きなコンデンサ容量を得ることができる。また酸
化膜(SiO2膜)はSiとSiO2の界面が安定であり、熱ストレ
スや界面準位が少ないという利点がある。
3N4)でも良い。窒化膜は、誘電率がSiO2の約2倍であ
り、大きなコンデンサ容量を得ることができる。また酸
化膜(SiO2膜)はSiとSiO2の界面が安定であり、熱ストレ
スや界面準位が少ないという利点がある。
酸化膜10を形成すると、P+イオンを5×1010〜1×
1013cm-2イオンを注入する。このイオン注入は、ベース
領域9と素子分離領域6との間に形成されるPチャネル
MOSのしきい値電圧Vthを決定するために行われる。本実
施例では、しきい値電圧は0.5〜2Vに設定した。
1013cm-2イオンを注入する。このイオン注入は、ベース
領域9と素子分離領域6との間に形成されるPチャネル
MOSのしきい値電圧Vthを決定するために行われる。本実
施例では、しきい値電圧は0.5〜2Vに設定した。
続いて、窒化間11(Si3N4)を500〜1500Åの厚さで
酸化膜10上に形成する〔第2図(h)〕。形成温度は7
00〜900℃である。
酸化膜10上に形成する〔第2図(h)〕。形成温度は7
00〜900℃である。
次に、窒化膜11上にさらにPSG膜12を形成した後、
2度のマスク合せ工程を含むフォトリソグラフィー工程
により、エミッタとなるべき部分は酸化膜10、窒化膜
11、PSG膜12をすべて除去し、PチャネルMOSトラン
ジスタのゲートおよびコンデンサCoxの部分は酸化膜1
0を残して窒化膜11およびPSG膜12をエッチング除
去する。そして、その上にレジストRを塗布し、所定の
長さのチャネル長を形成できるようにレジストRのパタ
ーニングを行う〔第2図(i)〕。ベース領域9と素子分
離領域6との間に配置されるレジストRは半導体領域を
形成するためのマスク材となる。
2度のマスク合せ工程を含むフォトリソグラフィー工程
により、エミッタとなるべき部分は酸化膜10、窒化膜
11、PSG膜12をすべて除去し、PチャネルMOSトラン
ジスタのゲートおよびコンデンサCoxの部分は酸化膜1
0を残して窒化膜11およびPSG膜12をエッチング除
去する。そして、その上にレジストRを塗布し、所定の
長さのチャネル長を形成できるようにレジストRのパタ
ーニングを行う〔第2図(i)〕。ベース領域9と素子分
離領域6との間に配置されるレジストRは半導体領域を
形成するためのマスク材となる。
そして、レジストRのマスクとして、B+のイオン注入を
行う。イオン注入量は5×1013〜1×1015cm-2である。
行う。イオン注入量は5×1013〜1×1015cm-2である。
続いて、レジストRを除去し、1000℃の熱処理を1
0〜30分間行い、基板1の表面に打込まれた不純物
(B)を押込んで半導体領域となるp領域a1を形成する
〔第2図(j)〕。
0〜30分間行い、基板1の表面に打込まれた不純物
(B)を押込んで半導体領域となるp領域a1を形成する
〔第2図(j)〕。
すなわち、この工程によって素子分離領域6とベース領
域9との距離lがレジストRのパターニングによってセ
ルフアライン的に決定される。距離lはPチャネルMOS
トランジスタのチャネル長であるから、チャネル長を均
一に製造することが、しきい値電圧Vthを均一にし、P
チャネルMOSトランジスタの動作を安定させる結果とな
る。
域9との距離lがレジストRのパターニングによってセ
ルフアライン的に決定される。距離lはPチャネルMOS
トランジスタのチャネル長であるから、チャネル長を均
一に製造することが、しきい値電圧Vthを均一にし、P
チャネルMOSトランジスタの動作を安定させる結果とな
る。
その後、Asドープのポリシリコンを(N2+SiH4+As
H3)又は(H2+SiH4+AsH3)ガスでCVD法により堆積す
る。堆積温度は550℃〜900℃程度、厚さは200
0〜7000Åである。むろん、ノンドープのポリシリ
コンをCVD法で堆積しておいて、その後As又Pを拡散し
ても良い。
H3)又は(H2+SiH4+AsH3)ガスでCVD法により堆積す
る。堆積温度は550℃〜900℃程度、厚さは200
0〜7000Åである。むろん、ノンドープのポリシリ
コンをCVD法で堆積しておいて、その後As又Pを拡散し
ても良い。
そして、堆積したポリシリコン膜をマスク合わせフォト
リゾグラフィ工程の後エッチングで除去し、さらにPSG
膜12をエッチングすることで、リフトオフによりPSG
膜12に堆積していたポリシリコンはセルフアライン的
に除去され、ポリシリコン13および14が形成される
〔第2図(k)〕。
リゾグラフィ工程の後エッチングで除去し、さらにPSG
膜12をエッチングすることで、リフトオフによりPSG
膜12に堆積していたポリシリコンはセルフアライン的
に除去され、ポリシリコン13および14が形成される
〔第2図(k)〕。
ただし、堆積したポリシリコンのエッチングはC2Cl2
F4,(CBrF3+Cl2)等のガス系で行い、窒化膜11
のエッチングはCH2F2等のガスで行う。
F4,(CBrF3+Cl2)等のガス系で行い、窒化膜11
のエッチングはCH2F2等のガスで行う。
続いて、熱処理を行うことで、ポリシリコン13から不
純物(As)をベース領域9の内部に拡散させ、n+エミッ
タ領域15を形成する〔第2図(l)〕。
純物(As)をベース領域9の内部に拡散させ、n+エミッ
タ領域15を形成する〔第2図(l)〕。
次に、厚さ3000〜7000ÅのPSG膜16を上述の
ガス系のCVD法で堆積し、続いて、マスク合せ工程とエ
ッチング工程とによりポリシリコン14上にコンタクト
ホールを開ける。このコンタクトホールに電極17(A
l,Al-Si,Al-Cu-Si等の金属)を真空蒸着又はスパッタリ
ングによって堆積させる〔第2図(m)〕。
ガス系のCVD法で堆積し、続いて、マスク合せ工程とエ
ッチング工程とによりポリシリコン14上にコンタクト
ホールを開ける。このコンタクトホールに電極17(A
l,Al-Si,Al-Cu-Si等の金属)を真空蒸着又はスパッタリ
ングによって堆積させる〔第2図(m)〕。
続いて、PSG膜又はSiO2膜等の層間絶縁膜18をCVD法で
厚さ3000〜6000Å堆積させる。そして、マスク
合わせおよびエッチング工程により、ポリシリコン13
上にコンタクトホールを開け、電極19(Al,Al-Si,Al-
Cu-Si等の金属)を形成する〔第2図(n)〕。
厚さ3000〜6000Å堆積させる。そして、マスク
合わせおよびエッチング工程により、ポリシリコン13
上にコンタクトホールを開け、電極19(Al,Al-Si,Al-
Cu-Si等の金属)を形成する〔第2図(n)〕。
そして最後に、パッシベーション膜20(PSG膜又はSi3
N4膜等)をCVD法によって形成し、ウエハ裏面に電極2
1(Al,Al-Si,Au等の金属)を形成して完成する〔第2
図(o)〕。
N4膜等)をCVD法によって形成し、ウエハ裏面に電極2
1(Al,Al-Si,Au等の金属)を形成して完成する〔第2
図(o)〕。
第3図は、第2図(o)に示される光センサセルを2次元
的に配列した光電変換装置の平面図である。
的に配列した光電変換装置の平面図である。
次に、第2図(o)および第3図を参照しながら、本実施
例の構成および動作を説明する。
例の構成および動作を説明する。
第2図(o)および第3図において、n型シリコンの基板
1上にn-エピタキシャル層4が形成され、その中にp+素
子分離領域6によって相互に電気的に絶縁されて光セン
サセルが形成されている。
1上にn-エピタキシャル層4が形成され、その中にp+素
子分離領域6によって相互に電気的に絶縁されて光セン
サセルが形成されている。
各光センサセルは、n-エピタキシャル層4上に光トラン
ジスタとなるバイポーラトランジスタの制御電極となる
pベース領域9、n+第一の主電極領域となるエミッタ領
域15、酸化膜10を挾んで、絶縁ゲート型トランジス
タとなるp−MOSトランジスタのゲートとpベース領
域9にパルスを印加するためのコンデンサCoxの電極と
を兼ねている電極用のポリシリコン14、n+エミッタ領
域15に接続している電極用のポリシリコン13、そし
て、ポリシリコン13に接続した電極19およびポリシ
リコン14に接続した電極17等で構成されている。な
お、n型シリコン基板1及びn-エピタキシャル層4の一
部は光トランジスタの第二の主電極領域となる。また、
p+素子分離領域6とpベース領域9とは絶縁ゲート型ト
ランジスタの主電極領域(ソース・ドレイン領域)とな
る。
ジスタとなるバイポーラトランジスタの制御電極となる
pベース領域9、n+第一の主電極領域となるエミッタ領
域15、酸化膜10を挾んで、絶縁ゲート型トランジス
タとなるp−MOSトランジスタのゲートとpベース領
域9にパルスを印加するためのコンデンサCoxの電極と
を兼ねている電極用のポリシリコン14、n+エミッタ領
域15に接続している電極用のポリシリコン13、そし
て、ポリシリコン13に接続した電極19およびポリシ
リコン14に接続した電極17等で構成されている。な
お、n型シリコン基板1及びn-エピタキシャル層4の一
部は光トランジスタの第二の主電極領域となる。また、
p+素子分離領域6とpベース領域9とは絶縁ゲート型ト
ランジスタの主電極領域(ソース・ドレイン領域)とな
る。
このような構成を有する光センサセルの基本的動作を次
に説明する。
に説明する。
まず、電荷蓄積動作は、pベース領域9にn+エミッタ領
域15に対して逆バイアス電位を与えた後、ポリシリコ
ン14の電位をp-MOSトランジスタのしきい値電圧以上
の正電位を保ち、p-MOSトランジスタをオフ状態とし
て、pベース領域9に光によって発生したホールを蓄積
する。
域15に対して逆バイアス電位を与えた後、ポリシリコ
ン14の電位をp-MOSトランジスタのしきい値電圧以上
の正電位を保ち、p-MOSトランジスタをオフ状態とし
て、pベース領域9に光によって発生したホールを蓄積
する。
ホールの蓄積によって、pベース領域9の電域は正の方
向に向かって変化するが、光の強さによって各光センサ
セルのpベース領域9の電位は異なってくる。
向に向かって変化するが、光の強さによって各光センサ
セルのpベース領域9の電位は異なってくる。
この状態で、正の読出しパルス電圧VRが電極17から
のポリシリコン14に印加される。電圧VRは正である
から、p−MOSトランジスタはオフ状態のままであ
る。
のポリシリコン14に印加される。電圧VRは正である
から、p−MOSトランジスタはオフ状態のままであ
る。
読出しパルス電圧VRポリシリコン14に印加される
と、pベース領域9がn+エミッタ領域15に対して順方
向バイアス状態となり、n+エミッタ領域15からpベー
ス領域9へ電子の注入が起こり、n+エミッタ領域15の
電位が次第に正電位方向に変化する。すなわち、pベー
ス領域9に蓄積された情報がエミッタ側へ読出される。
と、pベース領域9がn+エミッタ領域15に対して順方
向バイアス状態となり、n+エミッタ領域15からpベー
ス領域9へ電子の注入が起こり、n+エミッタ領域15の
電位が次第に正電位方向に変化する。すなわち、pベー
ス領域9に蓄積された情報がエミッタ側へ読出される。
ある一定時間読出しパルス電圧VRが印加された後、ポ
リシリコン14が接地電位になると、pベース領域9は
n+エミッタ領域15に対して逆バイアス状態となり、n+
エミッタ領域15の電位変化は停止する。
リシリコン14が接地電位になると、pベース領域9は
n+エミッタ領域15に対して逆バイアス状態となり、n+
エミッタ領域15の電位変化は停止する。
この状態で、エミッタ側の情報がポリシリコン13およ
び電極19を通って外部へ読出される。
び電極19を通って外部へ読出される。
この読出しが終了すると、電極19が接地され、n+エミ
ッタ領域15は接地電位となる。しかし、この状態で
は、pベース領域9に光の強度に対応した電位、すわわ
ち光情報が蓄積されたままであるから、この光情報を除
去する必要がある。
ッタ領域15は接地電位となる。しかし、この状態で
は、pベース領域9に光の強度に対応した電位、すわわ
ち光情報が蓄積されたままであるから、この光情報を除
去する必要がある。
そこで、電極17を通じて、ポリシリコン14にp-MOS
トランジスタのしきい値電圧Vthを超える負のパルス電
圧VRH印加する。これによってp-MOSトランジスタは導
通状態となり、pベース領域9に蓄積されたホールは除
去され、pベース領域9の電位はp+素子分離領域6に印
加されている所定の負電圧に固定される。
トランジスタのしきい値電圧Vthを超える負のパルス電
圧VRH印加する。これによってp-MOSトランジスタは導
通状態となり、pベース領域9に蓄積されたホールは除
去され、pベース領域9の電位はp+素子分離領域6に印
加されている所定の負電圧に固定される。
このリフレッシュ動作によって、pベース領域9は完全
な初期状態となり、以後上述した蓄積、読出し、リフレ
ッシュの各動作が繰返えされる。
な初期状態となり、以後上述した蓄積、読出し、リフレ
ッシュの各動作が繰返えされる。
このように、読出し時には、ポリシリコン14に正のパ
ルスを印加し、リフレッシュ時には、負のパルスを印加
してp-MOSトランジスタをオン状態とするために、上記
動作が干渉するとはない。
ルスを印加し、リフレッシュ時には、負のパルスを印加
してp-MOSトランジスタをオン状態とするために、上記
動作が干渉するとはない。
ところで、第3図にように光センサセルが配列された光
電変換装置の一部に強い光が当った場合、その部分の光
センサセルのpベース領域9がn+エミッタ領域15に対
して順方向バイアス状態となり、エミッタ側に信号が読
出されてブルーミング現象が生起する。
電変換装置の一部に強い光が当った場合、その部分の光
センサセルのpベース領域9がn+エミッタ領域15に対
して順方向バイアス状態となり、エミッタ側に信号が読
出されてブルーミング現象が生起する。
これを防止するために、蓄積動作時にポリシリコン14
の電位を、pベース領域9の電位がゼロ電域に近ずいた
状態で、すなわちエミッタ側に信号が読出される前に、
p-MOSトランジスタが導通状態となるように設定しても
良い。
の電位を、pベース領域9の電位がゼロ電域に近ずいた
状態で、すなわちエミッタ側に信号が読出される前に、
p-MOSトランジスタが導通状態となるように設定しても
良い。
このようにポリシリコン14の電位を設定することで、
pベース領域9とn+エミッタ領域15とが順方向バイア
ス状態になる前に、p-MOSトランジスタが導通状態とな
り、過剰電荷はp+素子分離領域6側へ流出し、ブルーミ
ング現象が防止される。
pベース領域9とn+エミッタ領域15とが順方向バイア
ス状態になる前に、p-MOSトランジスタが導通状態とな
り、過剰電荷はp+素子分離領域6側へ流出し、ブルーミ
ング現象が防止される。
第4図は本実施例の回路図である。ただし、ここでは画
素数2×2=4の場合を一例として取り上げるが、任意
の画素数n×nの回路は同図の回路から容易に構成され
うる。
素数2×2=4の場合を一例として取り上げるが、任意
の画素数n×nの回路は同図の回路から容易に構成され
うる。
同図において、各光センサセルE11〜E22は第2図(o)
および第3図に示される構成を有している。すなわち、
バイポーラトランジスタ301のpベース領域9と、酸
化膜10を挾んで対向しているポリシリコン14とによ
ってコンデンサCox302が形成され、pベース領域9、p+
素子分離領域6、そしてポリシリコン14によってp-MO
Sトランジスタ303が形成される。本実施例では、ポ
リシリコン14が、コンデンサCox302の一方の電極
とp-MOSトランジスタ303のゲートとを兼ねている
が、従来例(第1図)のように別々に構成することもで
きる。
および第3図に示される構成を有している。すなわち、
バイポーラトランジスタ301のpベース領域9と、酸
化膜10を挾んで対向しているポリシリコン14とによ
ってコンデンサCox302が形成され、pベース領域9、p+
素子分離領域6、そしてポリシリコン14によってp-MO
Sトランジスタ303が形成される。本実施例では、ポ
リシリコン14が、コンデンサCox302の一方の電極
とp-MOSトランジスタ303のゲートとを兼ねている
が、従来例(第1図)のように別々に構成することもで
きる。
光センサセルE11およびE12の各電極17は、スイッチ
ングトランジスタ(以下、SWTとする)304を介して
シフトレジスタAの第1の並列出力端子に接続され、さ
らにSWT305を介して端子T3に接続されている。
ングトランジスタ(以下、SWTとする)304を介して
シフトレジスタAの第1の並列出力端子に接続され、さ
らにSWT305を介して端子T3に接続されている。
光センサセルE21およびE22の各電極17は、SWT30
6を介してシフトレジスタAの第2の並列出力端子に接
続され、さらにSWT307を介して端子T3に接続されて
いる。
6を介してシフトレジスタAの第2の並列出力端子に接
続され、さらにSWT307を介して端子T3に接続されて
いる。
また、SWT304および306の各ゲート端子は端子T1
に、SWT305および307の各ゲート端子は端子T2に
各々接続されている。
に、SWT305および307の各ゲート端子は端子T2に
各々接続されている。
光センサセルE11およびE21の各バイポーラトランジス
タ301のエミッタ電極19は、SWT308を介して出
力端子に接続され、さらにSWT309を介して接地され
ている。
タ301のエミッタ電極19は、SWT308を介して出
力端子に接続され、さらにSWT309を介して接地され
ている。
光センサセルE12およびE22の各エミッタ電極19は、
SWT310を介して出力端子に接続され、さらにSWT31
1を介して接地されている。
SWT310を介して出力端子に接続され、さらにSWT31
1を介して接地されている。
また、SWT308および310の各ゲート端子は、シフ
トレジスタBの第1および第2の並列出力端子にそれぞ
れ接続され、SWT309および311の各ゲート端子は
端子T4に接続されている。
トレジスタBの第1および第2の並列出力端子にそれぞ
れ接続され、SWT309および311の各ゲート端子は
端子T4に接続されている。
各光センサセルのp-MOSトランジスタ303のソース領
域、すなわちp+素子分離領域6には所定の負電圧VBBが
印加され、また各光センサセルのバイポーラトランジス
タ301のコレクタ電極21には所定の正電圧VCCが印加
されている。
域、すなわちp+素子分離領域6には所定の負電圧VBBが
印加され、また各光センサセルのバイポーラトランジス
タ301のコレクタ電極21には所定の正電圧VCCが印加
されている。
また、各端子T1〜T4には、所定のタイミングで電圧が
印加され、対応するSWTをオン状態にする。
印加され、対応するSWTをオン状態にする。
シフトレジスタAおよびBには、所定のタイミングでシ
フトパルスが入力し、各並列出力端子から順次ハイレベ
ル(正電圧VR)が出力される。
フトパルスが入力し、各並列出力端子から順次ハイレベ
ル(正電圧VR)が出力される。
このような構成を有する本実施例の回路の動作を簡単に
説明する。
説明する。
まず、SWT304,306,308,そして310のオ
フ状態、SWT305,307,309,そして311を
オン状態として、リフレッシュのための負電圧パルスを
端子T3に印加する。これによって全光センサセルE11
〜E22のリフレッシュ動作が行われる。
フ状態、SWT305,307,309,そして311を
オン状態として、リフレッシュのための負電圧パルスを
端子T3に印加する。これによって全光センサセルE11
〜E22のリフレッシュ動作が行われる。
続いて、SWT305および307をオフ状態にして、電
荷蓄積動作を行う。これによって、各pベース領域9に
その場所における光情報が蓄積される。
荷蓄積動作を行う。これによって、各pベース領域9に
その場所における光情報が蓄積される。
次に、SWT309および311をオフ状態、SWT304お
よび306をオン状態にして、蓄積された情報を順次読
出す動作を行う。
よび306をオン状態にして、蓄積された情報を順次読
出す動作を行う。
まず、シフトレジスタAの第1の並列出力端子をハイレ
ベルにすることで、光センサセルE11およびE12の各電
極17に正電圧VRを印加し、pベース領域に蓄積され
ている情報をエミッタ側へ読出す。続いて、シフトレジ
スBの第1および第2の並列出力端子を順次ハイレベル
として、SWT308、そしてSWT310を順次オン状態に
する。この動作によって光センサセルE11とE12とに蓄
積された情報が順次外部へ出力される。
ベルにすることで、光センサセルE11およびE12の各電
極17に正電圧VRを印加し、pベース領域に蓄積され
ている情報をエミッタ側へ読出す。続いて、シフトレジ
スBの第1および第2の並列出力端子を順次ハイレベル
として、SWT308、そしてSWT310を順次オン状態に
する。この動作によって光センサセルE11とE12とに蓄
積された情報が順次外部へ出力される。
次に、シフトレジスタAの第2の並列出力端子をハイレ
ベルとし、上述したようにシフトレジスタBを動作させ
ることで、光センサセルE21とE22とに蓄積された情報
を同様に順次外部へ出力する。
ベルとし、上述したようにシフトレジスタBを動作させ
ることで、光センサセルE21とE22とに蓄積された情報
を同様に順次外部へ出力する。
こうして読出しが終了すると、上述のリフレッシュ動作
を行い、以後蓄積、読出し、リフレッシュの各動作を繰
返えす。
を行い、以後蓄積、読出し、リフレッシュの各動作を繰
返えす。
以上詳細に説明したように、本発明による半導体装置の
製造方法は素子分離領域と半導体トランジスタの制度電
極領域との距離をセルフアライン的に精度良く決めるこ
とができるために、素子分離領域と制御電極領域とを主
電極領域とする絶縁ゲート型トランジスタのチャネル長
を均一にすることができる。
製造方法は素子分離領域と半導体トランジスタの制度電
極領域との距離をセルフアライン的に精度良く決めるこ
とができるために、素子分離領域と制御電極領域とを主
電極領域とする絶縁ゲート型トランジスタのチャネル長
を均一にすることができる。
したがって、絶縁ゲート型トランジスタのしきい値電圧
を均一にすることができ、制御電圧領域の電位を適時に
確実に固定することができる。
を均一にすることができ、制御電圧領域の電位を適時に
確実に固定することができる。
第1図(a)は従来の光電変換装置の平面図、第1図(b)は
そのA−A′線断面図、 第2図(a)〜(o)は本発明による半導体装置の製造方法の
一実施例の製造工程図、 第3図は本実施例により製造された装置の平面図、 第4図は本実施例により製造された装置の動作を説明す
るための回路図である。 1…基板、4…エピタキシャル層、6…素子分離領域、
9…ベース領域、10…酸化膜、13,14…ポリシリ
コン(電極用)、15…エミッタ領域。
そのA−A′線断面図、 第2図(a)〜(o)は本発明による半導体装置の製造方法の
一実施例の製造工程図、 第3図は本実施例により製造された装置の平面図、 第4図は本実施例により製造された装置の動作を説明す
るための回路図である。 1…基板、4…エピタキシャル層、6…素子分離領域、
9…ベース領域、10…酸化膜、13,14…ポリシリ
コン(電極用)、15…エミッタ領域。
Claims (3)
- 【請求項1】第一導電型の半導体からなり光エネルギー
を受けることによりキャリアを蓄積可能な制御電極領域
と、前記第一導電型とは異なる第二導電型の半導体から
なる第一及び第二の主電極領域と、有する光トランジス
タと、 第一導電型の半導体からなる素子分離領域と、 前記制御電極領域と前記素子分離領域とを主電極領域と
して有し、前記光トランジスタをリフレッシュする為の
絶縁ゲート型トランジスタと、 を具備する半導体装置の製造方法において、 前記制御電極領域と前記素子分離領域を共通の基体内に
形成した後、所定の長さを有するマスク材を前記制御電
極領域と前記素子分離領域との間に配置し、 前記マスク材をマスクとして前記制御電極領域および前
記素子分離領域と同一導電型の半導体領域を前記基体内
に形成して前記絶縁ゲート型トランジスタのチャネル長
を決定することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の
製造方法において、前記光トランジスタはバイポーラト
ランジスタである半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の
製造方法において、前記半導体領域の形成の工程は、イ
オン注入工程と熱処理工程とを含む半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106665A JPH069232B2 (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 半導体装置の製造方法 |
| US07/120,786 US4794443A (en) | 1984-05-28 | 1987-11-16 | Semiconductor device and process for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59106665A JPH069232B2 (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251659A JPS60251659A (ja) | 1985-12-12 |
| JPH069232B2 true JPH069232B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=14439371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59106665A Expired - Lifetime JPH069232B2 (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069232B2 (ja) |
-
1984
- 1984-05-28 JP JP59106665A patent/JPH069232B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60251659A (ja) | 1985-12-12 |
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