JPH0897392A - Ccd固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
Ccd固体撮像装置およびその製造方法Info
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- JPH0897392A JPH0897392A JP6226120A JP22612094A JPH0897392A JP H0897392 A JPH0897392 A JP H0897392A JP 6226120 A JP6226120 A JP 6226120A JP 22612094 A JP22612094 A JP 22612094A JP H0897392 A JPH0897392 A JP H0897392A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スミアの増大をおこすことなく光感度の向上
を実現できる、CCD固体撮像装置を提供する。 【構成】 フォトダイオード部を構成するn型拡散層1
3の上に、欠陥によるノイズを低減するためのノイズ低
減用p型拡散層14が形成されている。ノイズ低減用p
型拡散層14は、受光面側に形成された不純物濃度が相
対的に高い高濃度領域14aとフォトダイオード部側に
形成された不純物濃度が相対的に低い低濃度領域14b
とからなる。この構造により、受光時の電位分布が受光
面近傍において常に正の勾配をもち、光電効果により発
生した信号電荷がスミア成分となる確率が押さえられ
る。そのため、光感度を向上させるためにノイズ低減用
p型拡散層14の不純物濃度を下げても、スミアが増大
することがない。
を実現できる、CCD固体撮像装置を提供する。 【構成】 フォトダイオード部を構成するn型拡散層1
3の上に、欠陥によるノイズを低減するためのノイズ低
減用p型拡散層14が形成されている。ノイズ低減用p
型拡散層14は、受光面側に形成された不純物濃度が相
対的に高い高濃度領域14aとフォトダイオード部側に
形成された不純物濃度が相対的に低い低濃度領域14b
とからなる。この構造により、受光時の電位分布が受光
面近傍において常に正の勾配をもち、光電効果により発
生した信号電荷がスミア成分となる確率が押さえられ
る。そのため、光感度を向上させるためにノイズ低減用
p型拡散層14の不純物濃度を下げても、スミアが増大
することがない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCD固体撮像装置お
よびその製造方法に関するものである。
よびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、従来のCCD固体撮像装置につい
て説明する。
て説明する。
【0003】図5は、従来のCCD固体撮像装置の断面
構造を示している。図5において、11はn型半導体基
板、12はn型半導体基板11の表面部に形成された第
1のp型ウェル領域、13はn型拡散層、14はノイズ
低減用p型拡散層、15は第2のp型ウェル領域、16
はn型ウェル領域、17は分離用p型拡散層、18はゲ
ート酸化膜、19はゲート電極、20は遮光膜、21は
アルミ遮光部、22は保護膜であって、第1のp型ウェ
ル領域12およびn型拡散層13によって、光電変換を
行い信号電荷を生成するフォトダイオード部が構成さ
れ、第2のp型ウェル領域15およびn型ウェル領域1
6によって、信号電荷を転送する電荷転送部が構成され
ている。
構造を示している。図5において、11はn型半導体基
板、12はn型半導体基板11の表面部に形成された第
1のp型ウェル領域、13はn型拡散層、14はノイズ
低減用p型拡散層、15は第2のp型ウェル領域、16
はn型ウェル領域、17は分離用p型拡散層、18はゲ
ート酸化膜、19はゲート電極、20は遮光膜、21は
アルミ遮光部、22は保護膜であって、第1のp型ウェ
ル領域12およびn型拡散層13によって、光電変換を
行い信号電荷を生成するフォトダイオード部が構成さ
れ、第2のp型ウェル領域15およびn型ウェル領域1
6によって、信号電荷を転送する電荷転送部が構成され
ている。
【0004】以下、前記のように構成されたCCD固体
撮像装置の動作を説明する。ノイズ低減用p型拡散層1
4の上方から光が入射すると、ノイズ低減用p型拡散層
14、n型拡散層13および第1のp型ウェル領域12
において光電変換がおこなわれ、電子・ホール対が発生
する。発生した電子は、前記フォトダイオード部のn型
拡散層13に集まり、信号電荷として蓄積される。次
に、ゲート電極19にパルス信号が印加されると、信号
電荷は、前記電荷転送部のn型ウェル領域16に読み出
された後、外部取り出し段まで転送され、外部に取り出
される。これにより、各CCD固体撮像素子に入射した
光の強度を判定することができる。
撮像装置の動作を説明する。ノイズ低減用p型拡散層1
4の上方から光が入射すると、ノイズ低減用p型拡散層
14、n型拡散層13および第1のp型ウェル領域12
において光電変換がおこなわれ、電子・ホール対が発生
する。発生した電子は、前記フォトダイオード部のn型
拡散層13に集まり、信号電荷として蓄積される。次
に、ゲート電極19にパルス信号が印加されると、信号
電荷は、前記電荷転送部のn型ウェル領域16に読み出
された後、外部取り出し段まで転送され、外部に取り出
される。これにより、各CCD固体撮像素子に入射した
光の強度を判定することができる。
【0005】ここで、ノイズ低減用p型拡散層14は、
CCD固体撮像装置製造の際に基板表面付近に形成され
た欠陥によるノイズを低減するためのものであり、n型
拡散層13の上にp型拡散層を形成することによって、
n型拡散層13の上部が空乏化することを防いでいる。
ノイズ低減用p型拡散層14は、ゲート電極19をマス
クとしてイオン注入を行うことにより形成される。
CCD固体撮像装置製造の際に基板表面付近に形成され
た欠陥によるノイズを低減するためのものであり、n型
拡散層13の上にp型拡散層を形成することによって、
n型拡散層13の上部が空乏化することを防いでいる。
ノイズ低減用p型拡散層14は、ゲート電極19をマス
クとしてイオン注入を行うことにより形成される。
【0006】ノイズ低減用p型拡散層14の形成におい
て留意すべき点は2つある。
て留意すべき点は2つある。
【0007】1つは、不純物濃度をあまり高くしてはい
けないということである。ノイズ低減用p型拡散層14
の不純物濃度が高いときには、ホール濃度も高くなり、
このため、ホールと光電変換により発生した電子とが再
結合する確率が増大するので、信号電荷の消滅が起こり
やすくなる。これによって、CCD固体撮像装置の光感
度が低下する。
けないということである。ノイズ低減用p型拡散層14
の不純物濃度が高いときには、ホール濃度も高くなり、
このため、ホールと光電変換により発生した電子とが再
結合する確率が増大するので、信号電荷の消滅が起こり
やすくなる。これによって、CCD固体撮像装置の光感
度が低下する。
【0008】特に短波長領域においては、吸収係数が大
きいので、ほとんどすべての光子が、n型拡散層13ま
で達することなくノイズ低減用p型拡散層14内におい
て光電変換される。したがって、ノイズ低減用p型拡散
層14の不純物濃度が高いと、大部分の信号電荷が消滅
してしまうことになり、短波長領域における光感度が著
しく低下する。
きいので、ほとんどすべての光子が、n型拡散層13ま
で達することなくノイズ低減用p型拡散層14内におい
て光電変換される。したがって、ノイズ低減用p型拡散
層14の不純物濃度が高いと、大部分の信号電荷が消滅
してしまうことになり、短波長領域における光感度が著
しく低下する。
【0009】もう1つは、ノイズ低減用p型拡散層14
は基板表面に形成される欠陥の分布位置よりも十分深く
形成されていなければならないということである。も
し、ノイズ低減用p型拡散層14が十分深く形成されて
いなければ、欠陥の存在する領域は空乏化し、ノイズが
低減できない。
は基板表面に形成される欠陥の分布位置よりも十分深く
形成されていなければならないということである。も
し、ノイズ低減用p型拡散層14が十分深く形成されて
いなければ、欠陥の存在する領域は空乏化し、ノイズが
低減できない。
【0010】以上説明したように、ノイズ低減用p型拡
散層14が低濃度でかつ深い構造を有していることが、
高感度かつ低ノイズのCCD固体撮像装置を実現するた
めの条件となる。
散層14が低濃度でかつ深い構造を有していることが、
高感度かつ低ノイズのCCD固体撮像装置を実現するた
めの条件となる。
【0011】イオン注入法では、ドーズ量と注入エネル
ギーによって、形成する不純物拡散層の不純物濃度と深
さとを調整することができる。したがって、低濃度でか
つ深い構造を有する不純物拡散層を形成するためには、
低ドーズかつ高注入エネルギーのイオン注入を行えばよ
い。
ギーによって、形成する不純物拡散層の不純物濃度と深
さとを調整することができる。したがって、低濃度でか
つ深い構造を有する不純物拡散層を形成するためには、
低ドーズかつ高注入エネルギーのイオン注入を行えばよ
い。
【0012】従来の技術においては、ドーズ量6×10
13/cm2 程度、注入エネルギー50keV程度の条件
でボロンを注入することにより、低濃度でかつ深い構造
を有するノイズ低減用p型拡散層14を形成するという
方法がとられている。
13/cm2 程度、注入エネルギー50keV程度の条件
でボロンを注入することにより、低濃度でかつ深い構造
を有するノイズ低減用p型拡散層14を形成するという
方法がとられている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ノイズ低減用p型拡散
層14が欠陥の分布位置に対して十分深く形成されてい
る場合、光感度の面から考えると、その不純物濃度はで
きるだけ低いほうがよいということになる。
層14が欠陥の分布位置に対して十分深く形成されてい
る場合、光感度の面から考えると、その不純物濃度はで
きるだけ低いほうがよいということになる。
【0014】しかしながら、前記従来技術において、ノ
イズ低減用p型拡散層14の不純物濃度を下げるために
前記条件よりもドーズ量を減らしてボロンを注入する
と、スミアの増大という新たな問題が発生する。
イズ低減用p型拡散層14の不純物濃度を下げるために
前記条件よりもドーズ量を減らしてボロンを注入する
と、スミアの増大という新たな問題が発生する。
【0015】図6は、前記条件よりもドーズ量を減らし
てボロンを注入したときの、ノイズ低減用p型拡散層1
4における基板深さ方向の内部特性を示しており、図5
のD−E線における状態を示している。図6において、
aはゲート酸化膜19とノイズ低減用p型拡散層14と
の境界、bはノイズ低減用p型拡散層14とn型拡散層
13との境界である。以下、aの位置を受光面と呼ぶ。
てボロンを注入したときの、ノイズ低減用p型拡散層1
4における基板深さ方向の内部特性を示しており、図5
のD−E線における状態を示している。図6において、
aはゲート酸化膜19とノイズ低減用p型拡散層14と
の境界、bはノイズ低減用p型拡散層14とn型拡散層
13との境界である。以下、aの位置を受光面と呼ぶ。
【0016】この場合、基板深さ方向の不純物濃度分布
は、ノイズ低減用p型拡散層14内において正のピーク
をもつ。したがって、ホール濃度分布もノイズ低減用p
型拡散層14内において正のピークをもつ。この結果、
ホールの拡散電位差により、受光時の電位分布は負のピ
ークをもつことになる。すなわち、受光面近傍におい
て、受光時の電位分布は負の勾配をもつ。
は、ノイズ低減用p型拡散層14内において正のピーク
をもつ。したがって、ホール濃度分布もノイズ低減用p
型拡散層14内において正のピークをもつ。この結果、
ホールの拡散電位差により、受光時の電位分布は負のピ
ークをもつことになる。すなわち、受光面近傍におい
て、受光時の電位分布は負の勾配をもつ。
【0017】この電位分布により、受光面近傍において
光電変換により発生した電子は、基板深さ方向に移動し
にくくなり、受光面近傍に留ってしまう。受光面近傍に
留った電子は、やがて拡散によって受光面近傍を横方向
に移動し、電荷転送部のn型ウェル領域16まで到達す
る。この電子は、いわゆるスミア現象の原因となるもの
であり、スミアの増大が起こる。
光電変換により発生した電子は、基板深さ方向に移動し
にくくなり、受光面近傍に留ってしまう。受光面近傍に
留った電子は、やがて拡散によって受光面近傍を横方向
に移動し、電荷転送部のn型ウェル領域16まで到達す
る。この電子は、いわゆるスミア現象の原因となるもの
であり、スミアの増大が起こる。
【0018】以上説明したように、従来の技術では、ノ
イズ低減用p型拡散層14をさらに低濃度化しようとす
ると、スミアの増大という問題を招いてしまう。このた
め、さらなる光感度の向上が実現できないことになる。
イズ低減用p型拡散層14をさらに低濃度化しようとす
ると、スミアの増大という問題を招いてしまう。このた
め、さらなる光感度の向上が実現できないことになる。
【0019】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
もので、従来どおりノイズを低減させたまま、スミアの
増大をひきおこすことなく光感度のさらなる向上を実現
できるCCD固体撮像装置およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
もので、従来どおりノイズを低減させたまま、スミアの
増大をひきおこすことなく光感度のさらなる向上を実現
できるCCD固体撮像装置およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、CCD固体撮像装置のノイズ低減用p型
拡散層を、不純物濃度が相対的に高い受光面側の領域と
不純物濃度が相対的に低いフォトダイオード部側の領域
とから構成することにより、ノイズ低減用p型拡散層内
における不純物濃度分布が正のピークをもたないように
し、受光面近傍において受光時の電位分布が負の勾配を
もたないようにするものである。
め、本発明は、CCD固体撮像装置のノイズ低減用p型
拡散層を、不純物濃度が相対的に高い受光面側の領域と
不純物濃度が相対的に低いフォトダイオード部側の領域
とから構成することにより、ノイズ低減用p型拡散層内
における不純物濃度分布が正のピークをもたないように
し、受光面近傍において受光時の電位分布が負の勾配を
もたないようにするものである。
【0021】具体的に請求項1の発明が講じた手段は、
n型不純物拡散層を有し光電変換により信号電荷を生成
するフォトダイオード部と、信号電荷を転送する電荷転
送部と、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層の
上に形成されノイズを低減するためのノイズ低減用p型
不純物拡散層とを備えたCCD固体撮像装置を前提と
し、前記ノイズ低減用p型不純物拡散層は、受光面側に
形成された不純物濃度が相対的に高い高濃度領域とフォ
トダイオード部側に形成された不純物濃度が相対的に低
い低濃度領域とからなる構成とするものである。
n型不純物拡散層を有し光電変換により信号電荷を生成
するフォトダイオード部と、信号電荷を転送する電荷転
送部と、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層の
上に形成されノイズを低減するためのノイズ低減用p型
不純物拡散層とを備えたCCD固体撮像装置を前提と
し、前記ノイズ低減用p型不純物拡散層は、受光面側に
形成された不純物濃度が相対的に高い高濃度領域とフォ
トダイオード部側に形成された不純物濃度が相対的に低
い低濃度領域とからなる構成とするものである。
【0022】請求項2の発明は、請求項1の発明に係る
固体撮像装置の製造方法であって、具体的には、n型不
純物拡散層を有し光電変換により信号電荷を生成するフ
ォトダイオード部と、信号電荷を転送する電荷転送部
と、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層の上に
形成されノイズを低減するためのノイズ低減用p型不純
物拡散層とを備えたCCD固体撮像装置の製造方法を対
象とし、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層
に、ドーズ量が相対的に低く注入エネルギーが相対的に
高い第1のイオン注入と、ドーズ量が相対的に高く注入
エネルギーが相対的に低い第2のイオン注入とを行うこ
とにより、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層
の上に、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い
高濃度領域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃
度が相対的に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p
型拡散層を形成する工程を備えている構成とするもので
ある。
固体撮像装置の製造方法であって、具体的には、n型不
純物拡散層を有し光電変換により信号電荷を生成するフ
ォトダイオード部と、信号電荷を転送する電荷転送部
と、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層の上に
形成されノイズを低減するためのノイズ低減用p型不純
物拡散層とを備えたCCD固体撮像装置の製造方法を対
象とし、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層
に、ドーズ量が相対的に低く注入エネルギーが相対的に
高い第1のイオン注入と、ドーズ量が相対的に高く注入
エネルギーが相対的に低い第2のイオン注入とを行うこ
とにより、前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層
の上に、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い
高濃度領域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃
度が相対的に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p
型拡散層を形成する工程を備えている構成とするもので
ある。
【0023】請求項3の発明は、請求項2の発明の構成
に、前記第1のイオン注入は、ドーズ量が4×1012/
cm2 〜2×1013/cm2 、注入エネルギーが80k
eV〜140keVの条件でボロンを用いて行い、前記
第2のイオン注入は、ドーズ量が3×1013/cm2 〜
1014/cm2 、注入エネルギーが30keV〜50k
eVの条件でボロンを用いて行う構成を付加するもので
ある。
に、前記第1のイオン注入は、ドーズ量が4×1012/
cm2 〜2×1013/cm2 、注入エネルギーが80k
eV〜140keVの条件でボロンを用いて行い、前記
第2のイオン注入は、ドーズ量が3×1013/cm2 〜
1014/cm2 、注入エネルギーが30keV〜50k
eVの条件でボロンを用いて行う構成を付加するもので
ある。
【0024】
【作用】請求項1の構成により、ノイズ低減用p型拡散
層は、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高
濃度領域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度
が相対的に低い低濃度領域とから構成されるので、ノイ
ズ低減用p型拡散層内の不純物濃度分布は正のピークを
もつことはない。
層は、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高
濃度領域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度
が相対的に低い低濃度領域とから構成されるので、ノイ
ズ低減用p型拡散層内の不純物濃度分布は正のピークを
もつことはない。
【0025】このため、光感度を向上するためにノイズ
低減用p型拡散層の不純物濃度をさらに低くしても、受
光時の電位分布は負のピークをもつことはない。すなわ
ち、受光面近傍において、受光時の電位分布はかならず
正の勾配をもつ。このことにより、スミアの増大が抑制
される。
低減用p型拡散層の不純物濃度をさらに低くしても、受
光時の電位分布は負のピークをもつことはない。すなわ
ち、受光面近傍において、受光時の電位分布はかならず
正の勾配をもつ。このことにより、スミアの増大が抑制
される。
【0026】また、欠陥位置に対しては十分に深いノイ
ズ低減用p型拡散層が形成されるので、従来どおりノイ
ズを低減することができる。
ズ低減用p型拡散層が形成されるので、従来どおりノイ
ズを低減することができる。
【0027】請求項2の構成により、フォトダイオード
部のn型不純物拡散層に、ドーズ量が相対的に低く注入
エネルギーが相対的に高い第1のイオン注入と、ドーズ
量が相対的に高く注入エネルギーが相対的に低い第2の
イオン注入とを行うので、受光面側に位置する不純物濃
度が相対的に高い高濃度領域とフォトダイオード部側に
位置する不純物濃度が相対的に低い低濃度領域とからな
るノイズ低減用p型拡散層が形成される。
部のn型不純物拡散層に、ドーズ量が相対的に低く注入
エネルギーが相対的に高い第1のイオン注入と、ドーズ
量が相対的に高く注入エネルギーが相対的に低い第2の
イオン注入とを行うので、受光面側に位置する不純物濃
度が相対的に高い高濃度領域とフォトダイオード部側に
位置する不純物濃度が相対的に低い低濃度領域とからな
るノイズ低減用p型拡散層が形成される。
【0028】請求項3の構成により、ドーズ量が4×1
012/cm2 〜2×1013/cm2、注入エネルギーが
80keV〜140keVの条件でボロンを用いて第1
のイオン注入を行い、ドーズ量が3×1013/cm2 〜
1014/cm2 、注入エネルギーが30keV〜50k
eVの条件でボロンを用いて第2のイオン注入を行うの
で、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高濃
度領域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度が
相対的に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p型拡
散層が確実に形成される。
012/cm2 〜2×1013/cm2、注入エネルギーが
80keV〜140keVの条件でボロンを用いて第1
のイオン注入を行い、ドーズ量が3×1013/cm2 〜
1014/cm2 、注入エネルギーが30keV〜50k
eVの条件でボロンを用いて第2のイオン注入を行うの
で、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高濃
度領域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度が
相対的に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p型拡
散層が確実に形成される。
【0029】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【0030】図1は、本発明の一実施例に係るCCD固
体撮像装置の断面構造を示している。図1において、1
1はn型半導体基板、12はn型半導体基板11の表面
部に形成された第1のp型ウェル領域、13はn型拡散
層、14はノイズ低減用p型拡散層、15は第2のp型
ウェル領域、16はn型ウェル領域、17は分離用p型
拡散層、18はゲート酸化膜、19はゲート電極、20
は遮光膜、21はアルミ遮光部、22は保護膜であっ
て、第1のp型ウェル領域12およびn型拡散層13に
よって、光電変換を行い信号電荷を生成するフォトダイ
オード部が構成され、第2のp型ウェル領域15および
n型ウェル領域16によって、信号電荷を転送する電荷
転送部が構成されている。
体撮像装置の断面構造を示している。図1において、1
1はn型半導体基板、12はn型半導体基板11の表面
部に形成された第1のp型ウェル領域、13はn型拡散
層、14はノイズ低減用p型拡散層、15は第2のp型
ウェル領域、16はn型ウェル領域、17は分離用p型
拡散層、18はゲート酸化膜、19はゲート電極、20
は遮光膜、21はアルミ遮光部、22は保護膜であっ
て、第1のp型ウェル領域12およびn型拡散層13に
よって、光電変換を行い信号電荷を生成するフォトダイ
オード部が構成され、第2のp型ウェル領域15および
n型ウェル領域16によって、信号電荷を転送する電荷
転送部が構成されている。
【0031】ノイズ低減用p型拡散層14は、CCD固
体撮像装置の製造時に基板表面付近に形成される欠陥に
よるノイズを低減するためのものであって、本実施例の
特徴として、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に
高い高濃度領域14aとn型拡散層13側に位置する不
純物濃度が相対的に低い低濃度領域14bとからなる。
体撮像装置の製造時に基板表面付近に形成される欠陥に
よるノイズを低減するためのものであって、本実施例の
特徴として、受光面側に位置する不純物濃度が相対的に
高い高濃度領域14aとn型拡散層13側に位置する不
純物濃度が相対的に低い低濃度領域14bとからなる。
【0032】図2は、図1のA−B−C線における不純
物濃度分布を示している。図2において、30はノイズ
低減用p型拡散層14の高濃度領域14aに、31はノ
イズ低減用p型拡散層14の低濃度領域14bに、32
はn型拡散層13に、33は第1のp型ウェル領域12
に、それぞれ対応している。
物濃度分布を示している。図2において、30はノイズ
低減用p型拡散層14の高濃度領域14aに、31はノ
イズ低減用p型拡散層14の低濃度領域14bに、32
はn型拡散層13に、33は第1のp型ウェル領域12
に、それぞれ対応している。
【0033】また、図3は、図1のA−B線における、
不純物濃度、ホール濃度および受光時の電位の分布を示
している。図2および図3において、aはゲート酸化膜
19とノイズ低減用p型拡散層14との境界すなわち受
光面を示し、bはノイズ低減用p型拡散層14とn型拡
散層13との境界を示している。
不純物濃度、ホール濃度および受光時の電位の分布を示
している。図2および図3において、aはゲート酸化膜
19とノイズ低減用p型拡散層14との境界すなわち受
光面を示し、bはノイズ低減用p型拡散層14とn型拡
散層13との境界を示している。
【0034】本実施例において、ノイズ低減用p型拡散
層14における基板深さ方向の不純物濃度は、図2およ
び図3に示すように、受光面付近で最も高く、内部に向
かうにしたがって次第に低くなる。受光面側に高濃度領
域14aを形成したことにより、不純物濃度はノイズ低
減用p型拡散層14内において正のピークをもつことは
なく、あくまでも受光面直近で最大となる。
層14における基板深さ方向の不純物濃度は、図2およ
び図3に示すように、受光面付近で最も高く、内部に向
かうにしたがって次第に低くなる。受光面側に高濃度領
域14aを形成したことにより、不純物濃度はノイズ低
減用p型拡散層14内において正のピークをもつことは
なく、あくまでも受光面直近で最大となる。
【0035】このため、ホール濃度分布も受光面直近で
最大となり、ノイズ低減用p型拡散層14内において正
のピークをもたない。この結果、受光時の電位分布は、
ホールの拡散電位差のために、受光面直近で最小となり
受光面近傍において常に正の勾配をもつ。
最大となり、ノイズ低減用p型拡散層14内において正
のピークをもたない。この結果、受光時の電位分布は、
ホールの拡散電位差のために、受光面直近で最小となり
受光面近傍において常に正の勾配をもつ。
【0036】したがって、受光面近傍で光電変換により
発生した電子は、フォトダイオード部へ容易に移動する
ことができ、受光面近傍にとどまる確率は大幅に減少す
る。すなわち、スミア現象を抑制することができる。
発生した電子は、フォトダイオード部へ容易に移動する
ことができ、受光面近傍にとどまる確率は大幅に減少す
る。すなわち、スミア現象を抑制することができる。
【0037】光感度を向上させるためにノイズ低減用p
型拡散層14の不純物濃度をさらに下げる場合でも、高
濃度領域14aと低濃度領域14bとの、それぞれの濃
度と深さとを調整して、図2および図3に示すような、
正のピークを持たない不純物濃度分布を保っておけば、
スミアの増大をひきおこすことはない。また、欠陥の分
布位置に対してノイズ低減用p型拡散層14を充分深く
形成できるので、従来どおりノイズも低減できる。
型拡散層14の不純物濃度をさらに下げる場合でも、高
濃度領域14aと低濃度領域14bとの、それぞれの濃
度と深さとを調整して、図2および図3に示すような、
正のピークを持たない不純物濃度分布を保っておけば、
スミアの増大をひきおこすことはない。また、欠陥の分
布位置に対してノイズ低減用p型拡散層14を充分深く
形成できるので、従来どおりノイズも低減できる。
【0038】したがって、本実施例により、スミアの増
大をひきおこすことなく、また従来どおりノイズも低減
したまま、CCD固体撮像装置の光感度をさらに向上さ
せることが可能になる。
大をひきおこすことなく、また従来どおりノイズも低減
したまま、CCD固体撮像装置の光感度をさらに向上さ
せることが可能になる。
【0039】以下、前記構造の固体撮像装置の製造方法
におけるノイズ低減用p型拡散層14の形成工程につい
て説明する。
におけるノイズ低減用p型拡散層14の形成工程につい
て説明する。
【0040】図4(a)は、ノイズ低減用p型拡散層1
4を形成するためボロン注入を行う直前のCCD固体撮
像装置の断面構造を示している。n型半導体基板11の
上に、第1のp型ウェル領域12、n型拡散層13、第
2のp型ウェル領域15、n型ウェル領域16、分離用
p型拡散層17、ゲート酸化膜18およびゲート電極1
9が、すでに形成されている。
4を形成するためボロン注入を行う直前のCCD固体撮
像装置の断面構造を示している。n型半導体基板11の
上に、第1のp型ウェル領域12、n型拡散層13、第
2のp型ウェル領域15、n型ウェル領域16、分離用
p型拡散層17、ゲート酸化膜18およびゲート電極1
9が、すでに形成されている。
【0041】ノイズ低減用p型拡散層14の形成工程と
しては、ゲート電極19をマスクとしてボロンを用いた
イオン注入を2回行った後、900℃〜1100℃の熱
処理を行うことにより、ノイズ低減用p型拡散層14を
形成する。図4(b)は、この工程直後のCCD固体撮
像装置の断面構造を示している。受光面側に高濃度領域
14aが、フォトダイオード部側に低濃度領域14bが
形成される。
しては、ゲート電極19をマスクとしてボロンを用いた
イオン注入を2回行った後、900℃〜1100℃の熱
処理を行うことにより、ノイズ低減用p型拡散層14を
形成する。図4(b)は、この工程直後のCCD固体撮
像装置の断面構造を示している。受光面側に高濃度領域
14aが、フォトダイオード部側に低濃度領域14bが
形成される。
【0042】2回のイオン注入は、ドーズ量:4×10
12/cm2 〜2×1013/cm2 、注入エネルギー:8
0keV〜140keVの条件による第1のイオン注入
と、ドーズ量:3×1013/cm2 〜1014/cm2 、
注入エネルギー:30keV〜50keVの条件による
第2のイオン注入とからなる。なお、このイオン注入の
条件範囲は、ゲート酸化膜18の膜厚が30nm〜10
0nmの範囲内で、ノイズ低減用p型拡散層14の高濃
度領域14aが基板表面から内部側へ0.1μm〜0.
3μm程度の深さまで到達し、ノイズ低減用p型拡散層
14の低濃度領域14bが基板表面から内部側へ0.4
μm〜0.7μm程度の深さまで到達するように、シミ
ュレーションおよび実験により最適化したものである。
12/cm2 〜2×1013/cm2 、注入エネルギー:8
0keV〜140keVの条件による第1のイオン注入
と、ドーズ量:3×1013/cm2 〜1014/cm2 、
注入エネルギー:30keV〜50keVの条件による
第2のイオン注入とからなる。なお、このイオン注入の
条件範囲は、ゲート酸化膜18の膜厚が30nm〜10
0nmの範囲内で、ノイズ低減用p型拡散層14の高濃
度領域14aが基板表面から内部側へ0.1μm〜0.
3μm程度の深さまで到達し、ノイズ低減用p型拡散層
14の低濃度領域14bが基板表面から内部側へ0.4
μm〜0.7μm程度の深さまで到達するように、シミ
ュレーションおよび実験により最適化したものである。
【0043】ノイズ低減用p型拡散層14を形成した
後、遮光膜20、アルミ遮光部21および保護膜22を
形成し、CCD固体撮像装置を完成する。図4(c)
は、完成したCCD固体撮像装置の断面構造を示してい
る。
後、遮光膜20、アルミ遮光部21および保護膜22を
形成し、CCD固体撮像装置を完成する。図4(c)
は、完成したCCD固体撮像装置の断面構造を示してい
る。
【0044】
【発明の効果】請求項1の発明に係るCCD固体撮像装
置によると、装置製造時にできる欠陥によるノイズを低
減するためのノイズ低減用p型拡散層を、受光面側に位
置する不純物濃度の相対的に高い高濃度領域とフォトダ
イオード部側に位置する不純物濃度の相対的に低い低濃
度領域とから構成したため、受光面直近の不純物濃度が
必ず最大になり、受光時の電位分布は受光面近傍におい
て常に正の勾配をもつため、光電変換により発生した電
子がフォトダイオードn型拡散層へ移動しやすくなり、
拡散によりスミア成分となる確率は小さくなる。
置によると、装置製造時にできる欠陥によるノイズを低
減するためのノイズ低減用p型拡散層を、受光面側に位
置する不純物濃度の相対的に高い高濃度領域とフォトダ
イオード部側に位置する不純物濃度の相対的に低い低濃
度領域とから構成したため、受光面直近の不純物濃度が
必ず最大になり、受光時の電位分布は受光面近傍におい
て常に正の勾配をもつため、光電変換により発生した電
子がフォトダイオードn型拡散層へ移動しやすくなり、
拡散によりスミア成分となる確率は小さくなる。
【0045】したがって、光感度を向上させるためノイ
ズ低減用p型拡散層の不純物濃度をさらに下げても、ス
ミアの増大をひきおこさない。つまり、ノイズ、スミア
を従来技術の水準に維持しつつ、光感度を向上させるこ
とができる。特に、短波長領域での光感度を飛躍的に向
上させることができる。
ズ低減用p型拡散層の不純物濃度をさらに下げても、ス
ミアの増大をひきおこさない。つまり、ノイズ、スミア
を従来技術の水準に維持しつつ、光感度を向上させるこ
とができる。特に、短波長領域での光感度を飛躍的に向
上させることができる。
【0046】実際には、従来技術のノイズレベル、スミ
アレベルを維持しつつ、青色で20%程度、緑色で10
%程度、光感度を向上させることができた。この結果、
青色光の感度を緑色光の感度と同程度にすることが可能
となり、高感度、広帯域分光特性を有するCCD固体撮
像装置が提供できようになった。
アレベルを維持しつつ、青色で20%程度、緑色で10
%程度、光感度を向上させることができた。この結果、
青色光の感度を緑色光の感度と同程度にすることが可能
となり、高感度、広帯域分光特性を有するCCD固体撮
像装置が提供できようになった。
【0047】請求項2の発明に係るCCD固体撮像装置
の製造方法によると、ドーズ量が相対的に低く注入エネ
ルギーが相対的に高い第1のイオン注入と、ドーズ量が
相対的に高く注入エネルギーが相対的に低い第2のイオ
ン注入とを行うことにより、受光面側に位置する不純物
濃度が相対的に高い高濃度領域とフォトダイオード部側
に位置する不純物濃度が相対的に低い低濃度領域とから
なるノイズ低減用p型拡散層を形成できるので、請求項
1の発明に係るCCD固体撮像装置を簡易かつ確実に製
造することができる。
の製造方法によると、ドーズ量が相対的に低く注入エネ
ルギーが相対的に高い第1のイオン注入と、ドーズ量が
相対的に高く注入エネルギーが相対的に低い第2のイオ
ン注入とを行うことにより、受光面側に位置する不純物
濃度が相対的に高い高濃度領域とフォトダイオード部側
に位置する不純物濃度が相対的に低い低濃度領域とから
なるノイズ低減用p型拡散層を形成できるので、請求項
1の発明に係るCCD固体撮像装置を簡易かつ確実に製
造することができる。
【0048】請求項3の発明に係るCCD固体撮像装置
の製造方法によると、ドーズ量:4×1012/cm2 〜
2×1013/cm2 、注入エネルギー:80keV〜1
40keVの条件でボロンを用いて第1のイオン注入を
行い、ドーズ量:3×1013/cm2 〜1014/c
m2 、注入エネルギー:30keV〜50keVの条件
でボロンを用いて第2のイオン注入を行うことにより、
受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高濃度領
域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度が相対
的に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p型拡散層
を確実に形成できるので、請求項1の発明に係るCCD
固体撮像装置を簡易かつより確実に製造することができ
る。
の製造方法によると、ドーズ量:4×1012/cm2 〜
2×1013/cm2 、注入エネルギー:80keV〜1
40keVの条件でボロンを用いて第1のイオン注入を
行い、ドーズ量:3×1013/cm2 〜1014/c
m2 、注入エネルギー:30keV〜50keVの条件
でボロンを用いて第2のイオン注入を行うことにより、
受光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高濃度領
域とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度が相対
的に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p型拡散層
を確実に形成できるので、請求項1の発明に係るCCD
固体撮像装置を簡易かつより確実に製造することができ
る。
【図1】本発明の一実施例に係るCCD固体撮像装置の
断面図である。
断面図である。
【図2】前記一実施例に係るCCD固体撮像装置におけ
る、ノイズ低減用p型拡散層、n型拡散層および第1の
p型ウェル領域の半導体基板深さ方向の不純物濃度分布
を示す図であって、図1のA−B−C線における状態を
示している。
る、ノイズ低減用p型拡散層、n型拡散層および第1の
p型ウェル領域の半導体基板深さ方向の不純物濃度分布
を示す図であって、図1のA−B−C線における状態を
示している。
【図3】前記一実施例に係るCCD固体撮像装置におけ
る、ノイズ低減用p型拡散層の基板深さ方向の不純物濃
度、ホール濃度および受光時の電位の分布を示す図であ
って、図1のA−B線における状態を示している。
る、ノイズ低減用p型拡散層の基板深さ方向の不純物濃
度、ホール濃度および受光時の電位の分布を示す図であ
って、図1のA−B線における状態を示している。
【図4】(a)〜(c)は、本発明の一実施例に係るC
CD固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
CD固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。
【図5】従来のCCD固体撮像装置の断面図である。
【図6】前記従来のCCD固体撮像装置における、ノイ
ズ低減用p型拡散層の基板深さ方向の不純物濃度、ホー
ル濃度および受光時の電位の分布を示す図であって、図
5のD−E線における状態を示している。
ズ低減用p型拡散層の基板深さ方向の不純物濃度、ホー
ル濃度および受光時の電位の分布を示す図であって、図
5のD−E線における状態を示している。
11 n型半導体基板 12 第1のp型ウェル領域 13 n型拡散層 14 ノイズ低減用p型拡散層 14a 高濃度領域 14b 低濃度領域 15 第2のp型ウェル領域 16 n型ウェル領域 17 分離用p型拡散層 18 ゲート酸化膜 19 ゲート電極 20 遮光膜 21 アルミ遮光部 22 保護膜 30 ノイズ低減用p型拡散層14の高濃度領域14a
の基板深さ方向の不純物濃度分布 31 ノイズ低減用p型拡散層14の低濃度領域14b
の基板深さ方向の不純物濃度分布 32 n型拡散層13の基板深さ方向の不純物濃度分布 33 第1のp型ウェル領域12の基板深さ方向の不純
物濃度分布
の基板深さ方向の不純物濃度分布 31 ノイズ低減用p型拡散層14の低濃度領域14b
の基板深さ方向の不純物濃度分布 32 n型拡散層13の基板深さ方向の不純物濃度分布 33 第1のp型ウェル領域12の基板深さ方向の不純
物濃度分布
Claims (3)
- 【請求項1】 n型不純物拡散層を有し光電変換により
信号電荷を生成するフォトダイオード部と、信号電荷を
転送する電荷転送部と、前記フォトダイオード部のn型
不純物拡散層の上に形成されノイズを低減するためのノ
イズ低減用p型不純物拡散層とを備えたCCD固体撮像
装置において、 前記ノイズ低減用p型不純物拡散層は、受光面側に形成
された不純物濃度が相対的に高い高濃度領域とフォトダ
イオード部側に形成された不純物濃度が相対的に低い低
濃度領域とからなることを特徴とするCCD固体撮像装
置。 - 【請求項2】 n型不純物拡散層を有し光電変換により
信号電荷を生成するフォトダイオード部と、信号電荷を
転送する電荷転送部と、前記フォトダイオード部のn型
不純物拡散層の上に形成されノイズを低減するためのノ
イズ低減用p型不純物拡散層とを備えたCCD固体撮像
装置の製造方法であって、 前記ノイズ低減用p型不純物拡散層の形成工程は、 前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層に、ドーズ
量が相対的に低く注入エネルギーが相対的に高い第1の
イオン注入と、ドーズ量が相対的に高く注入エネルギー
が相対的に低い第2のイオン注入とを行うことにより、 前記フォトダイオード部のn型不純物拡散層の上に、受
光面側に位置する不純物濃度が相対的に高い高濃度領域
とフォトダイオード部側に位置する不純物濃度が相対的
に低い低濃度領域とからなるノイズ低減用p型拡散層を
形成する工程であることを特徴とするCCD固体撮像装
置の製造方法。 - 【請求項3】 前記第1のイオン注入は、ドーズ量が4
×1012/cm2 〜2×1013/cm2 、注入エネルギ
ーが80keV〜140keVの条件でボロンを用いて
行い、前記第2のイオン注入は、ドーズ量が3×1013
/cm2 〜1014/cm2 、注入エネルギーが30ke
V〜50keVの条件でボロンを用いて行うことを特徴
とする請求項2に記載のCCD固体撮像装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226120A JPH0897392A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | Ccd固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6226120A JPH0897392A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | Ccd固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897392A true JPH0897392A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16840158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6226120A Pending JPH0897392A (ja) | 1994-09-21 | 1994-09-21 | Ccd固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897392A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007208052A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子 |
| WO2010064369A1 (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-21 JP JP6226120A patent/JPH0897392A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007208052A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子 |
| WO2010064369A1 (ja) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010206 |