JPH0997893A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置及びその製造方法Info
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- JPH0997893A JPH0997893A JP7251546A JP25154695A JPH0997893A JP H0997893 A JPH0997893 A JP H0997893A JP 7251546 A JP7251546 A JP 7251546A JP 25154695 A JP25154695 A JP 25154695A JP H0997893 A JPH0997893 A JP H0997893A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】固体撮像装置において、電荷読出効率及び残像
特性が低下することを防ぎ、かつ、遮光性が悪化するこ
とを防ぐこと。 【解決手段】シリコン基板１０１表面部のＰウェル上に
ゲート酸化膜１０６を介して形成された電荷読出電極１
１０を有する固体撮像装置において等方性プラズマドラ
イエッチ工程とパターン形成工程だけで、電荷読出電極
１１０のエッジにテーパ形状を形成し、かつその直下の
不純物濃度が、テーパを介してイオン注入することによ
り、濃度勾配を有している。
特性が低下することを防ぎ、かつ、遮光性が悪化するこ
とを防ぐこと。 【解決手段】シリコン基板１０１表面部のＰウェル上に
ゲート酸化膜１０６を介して形成された電荷読出電極１
１０を有する固体撮像装置において等方性プラズマドラ
イエッチ工程とパターン形成工程だけで、電荷読出電極
１１０のエッジにテーパ形状を形成し、かつその直下の
不純物濃度が、テーパを介してイオン注入することによ
り、濃度勾配を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置及び
その製造方法に関する。
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置は入射光等の情報入力を電
荷の形で蓄積し、その電荷を多数の転送電極によって順
次転送し、これを電気信号として取り出すことができ、
ビデオカメラ、ＦＡＸ等に広く使用されている。
荷の形で蓄積し、その電荷を多数の転送電極によって順
次転送し、これを電気信号として取り出すことができ、
ビデオカメラ、ＦＡＸ等に広く使用されている。
【０００３】図５は従来の固体撮像装置の一例であるラ
インセンサの平面図，図６は図５のＸ−Ｘ線断面図であ
る。
インセンサの平面図，図６は図５のＸ−Ｘ線断面図であ
る。
【０００４】この従来例は、シリコン基板の表面部のＰ
型領域（Ｐウェル２０２）の表面部に選択的に形成され
た第１のＮ型領域２０５を含むフォトダイオードと、第
１のＮ型領域２０５と所定間隔をおいてＰウェル２０２
の表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域でなる電
荷転送用の埋込チャネル２０３及びこれと前述のシリコ
ン基板の表面に設けられたゲート酸化膜２０６を介して
交差する第１の電荷転送電極２０８−１を含むＣＣＤレ
ジスタと、第１の電荷転送電極２０８−１と結合し前述
の所定間隔部から第１のＮ型領域２０５にかけてゲート
酸化膜２０６を選択的に被覆する電荷読出電極２１０
と、層間絶縁膜２１１を介して第１のＮ型領域２０５上
に開孔を有し電荷読出電極２１０の縁端部から第１のＮ
型領域２０５の一部の上部を被覆する遮光膜２１２とを
有している。
型領域（Ｐウェル２０２）の表面部に選択的に形成され
た第１のＮ型領域２０５を含むフォトダイオードと、第
１のＮ型領域２０５と所定間隔をおいてＰウェル２０２
の表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域でなる電
荷転送用の埋込チャネル２０３及びこれと前述のシリコ
ン基板の表面に設けられたゲート酸化膜２０６を介して
交差する第１の電荷転送電極２０８−１を含むＣＣＤレ
ジスタと、第１の電荷転送電極２０８−１と結合し前述
の所定間隔部から第１のＮ型領域２０５にかけてゲート
酸化膜２０６を選択的に被覆する電荷読出電極２１０
と、層間絶縁膜２１１を介して第１のＮ型領域２０５上
に開孔を有し電荷読出電極２１０の縁端部から第１のＮ
型領域２０５の一部の上部を被覆する遮光膜２１２とを
有している。
【０００５】次に、この従来例の製造方法について説明
する。
する。
【０００６】まず、図８（ａ）に示すように、Ｎ型シリ
コン基板２０１の表面部にＰウェル２０２を形成した
後、電荷転送部（以下ＣＣＤ部）のＮ型領域（埋込チャ
ネル２０３）、Ｐ+ 型チャネルストッパ２０４，ゲート
酸化膜、１層目ポリシリコン膜でなる第１の電荷転送電
極２０８−１を形成し、この第１の電荷転送電極２０８
−１で被覆されていない埋込チャネル２０３にボロンを
注入して障壁層を形成し、２層目のポリシリコン膜でな
る第２の電荷転送電極２０８−２及び電荷読出電極２１
０を形成する。
コン基板２０１の表面部にＰウェル２０２を形成した
後、電荷転送部（以下ＣＣＤ部）のＮ型領域（埋込チャ
ネル２０３）、Ｐ+ 型チャネルストッパ２０４，ゲート
酸化膜、１層目ポリシリコン膜でなる第１の電荷転送電
極２０８−１を形成し、この第１の電荷転送電極２０８
−１で被覆されていない埋込チャネル２０３にボロンを
注入して障壁層を形成し、２層目のポリシリコン膜でな
る第２の電荷転送電極２０８−２及び電荷読出電極２１
０を形成する。
【０００７】次いで、図８（ｂ）に示すように、暗電流
対策として、Ｎ型領域２０５の表面部に、加速電圧５０
ｋｅｖ程度の低エネルギーでＰ型不純物を、レジスト膜
２１５をマスクとして、イオン注入して注入領域２０７
ａを形成した後、レジスト膜２１５を除去し、９００℃
程度のアニール処理を行ない図８（ｃ）に示すＰ型領域
２０７を形成する。ここで、Ｐ型領域２０７は、アニー
ル処理時の熱拡散により、電荷転送電極２０８−１下部
にも形成される。最後に、図８（ｄ）に示すように、層
間絶縁膜２１１、アルミニウム膜でなる遮光膜２１２な
ど２１０を形成する。
対策として、Ｎ型領域２０５の表面部に、加速電圧５０
ｋｅｖ程度の低エネルギーでＰ型不純物を、レジスト膜
２１５をマスクとして、イオン注入して注入領域２０７
ａを形成した後、レジスト膜２１５を除去し、９００℃
程度のアニール処理を行ない図８（ｃ）に示すＰ型領域
２０７を形成する。ここで、Ｐ型領域２０７は、アニー
ル処理時の熱拡散により、電荷転送電極２０８−１下部
にも形成される。最後に、図８（ｄ）に示すように、層
間絶縁膜２１１、アルミニウム膜でなる遮光膜２１２な
ど２１０を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した、従来の固体
撮像装置で、フォトダイオードに電荷を蓄積する期間
（電荷読出電極２１０に０ボルトが印加され、φ１が５
ボルトφ２が０ボルトの期間）及び電荷読出期間（電荷
読出電極２１０に５ボルトが印加され、φ１が５ボルト
φ２が０ボルトの期間）における転送領域（図６に２点
鎖線で概略的に示したポテンシャル極小面）のポテンシ
ャルψは、図７（ａ），（ｂ）にようになり、電荷蓄積
時間にフォトダイオード（２０５）に蓄積された電荷Ｑ
は、電荷読出期間に埋込チャネル２０３に転送されるこ
とになる。
撮像装置で、フォトダイオードに電荷を蓄積する期間
（電荷読出電極２１０に０ボルトが印加され、φ１が５
ボルトφ２が０ボルトの期間）及び電荷読出期間（電荷
読出電極２１０に５ボルトが印加され、φ１が５ボルト
φ２が０ボルトの期間）における転送領域（図６に２点
鎖線で概略的に示したポテンシャル極小面）のポテンシ
ャルψは、図７（ａ），（ｂ）にようになり、電荷蓄積
時間にフォトダイオード（２０５）に蓄積された電荷Ｑ
は、電荷読出期間に埋込チャネル２０３に転送されるこ
とになる。
【０００９】ところで従来の固体撮像装置では電荷読出
電極２１０直下のフォトダイオードのＮ型領域２０５の
不純物が濃いので電荷読出電極２１０直下にポテンシャ
ル井戸Ｗができ、一部の電荷Ｑ２＝Ｑ−Ｑ１だけが読み
出されることになる。この事が原因となって、従来の固
体撮像装置は、読出効率及び残像特性が低下する欠点が
ある。
電極２１０直下のフォトダイオードのＮ型領域２０５の
不純物が濃いので電荷読出電極２１０直下にポテンシャ
ル井戸Ｗができ、一部の電荷Ｑ２＝Ｑ−Ｑ１だけが読み
出されることになる。この事が原因となって、従来の固
体撮像装置は、読出効率及び残像特性が低下する欠点が
ある。
【００１０】又、電荷読出電極の縁端部側面が、半導体
基板に対し、垂直形状を有しているため、段差が大きく
遮光膜２１２のアルミニウム膜のステップカバレッジが
悪化することにより、図６に示すように局部的に膜厚が
薄くなり、甚しいときは段切が発生し、遮光性が悪くな
る欠点がある。
基板に対し、垂直形状を有しているため、段差が大きく
遮光膜２１２のアルミニウム膜のステップカバレッジが
悪化することにより、図６に示すように局部的に膜厚が
薄くなり、甚しいときは段切が発生し、遮光性が悪くな
る欠点がある。
【００１１】本発明の第１の目的は読出効率の改善され
た固体撮像装置及びその製造方法を提供することにあ
る。更に、本発明の第２の目的は遮光性の改善された固
体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
た固体撮像装置及びその製造方法を提供することにあ
る。更に、本発明の第２の目的は遮光性の改善された固
体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板の表面部のＰ型領域の表面部に選択的に
形成された第１のＮ型領域を含むフォトダイオードと、
前記第１のＮ型領域と所定間隔をおいて前記Ｐ型領域の
表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域でなる電荷
転送用の埋込チャネル及びこれと前記半導体基板の表面
に設けられたゲート絶縁膜を介して交差する電荷転送電
極を含むレジスタと、前記電荷転送電極と結合し前記所
定間隔部から前記第１のＮ型領域にかけて前記ゲート絶
縁膜を選択的に被覆する電荷読出電極と、層間絶縁膜を
介して前記第１のＮ型領域上に開孔を有し前記電荷読出
電極の縁端部から前記第１のＮ型領域の一部の上部を被
覆する遮光膜とを有する固体撮像装置において、前記フ
ォトダイオードに電荷を蓄積する期間に、前記第１のＮ
型領域の表面の任意の点からその深さ方向における電子
に対するポテンシャルが極小となるポテンシャル極小面
におけるＮ型不純物濃度が前記電荷読出電極下方で前記
第２のＮ型領域寄りに減少する勾配を有するというもの
である。
は、半導体基板の表面部のＰ型領域の表面部に選択的に
形成された第１のＮ型領域を含むフォトダイオードと、
前記第１のＮ型領域と所定間隔をおいて前記Ｐ型領域の
表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域でなる電荷
転送用の埋込チャネル及びこれと前記半導体基板の表面
に設けられたゲート絶縁膜を介して交差する電荷転送電
極を含むレジスタと、前記電荷転送電極と結合し前記所
定間隔部から前記第１のＮ型領域にかけて前記ゲート絶
縁膜を選択的に被覆する電荷読出電極と、層間絶縁膜を
介して前記第１のＮ型領域上に開孔を有し前記電荷読出
電極の縁端部から前記第１のＮ型領域の一部の上部を被
覆する遮光膜とを有する固体撮像装置において、前記フ
ォトダイオードに電荷を蓄積する期間に、前記第１のＮ
型領域の表面の任意の点からその深さ方向における電子
に対するポテンシャルが極小となるポテンシャル極小面
におけるＮ型不純物濃度が前記電荷読出電極下方で前記
第２のＮ型領域寄りに減少する勾配を有するというもの
である。
【００１３】このようにすることによって、読出効率を
低下させるポテンシャル井戸を浅くすることが可能とな
る。
低下させるポテンシャル井戸を浅くすることが可能とな
る。
【００１４】ここで、電荷読出電極を構成する導電膜の
厚さが前記第１のＮ型領域上の端部から離れるにつれて
厚くなっているようにすることができる。
厚さが前記第１のＮ型領域上の端部から離れるにつれて
厚くなっているようにすることができる。
【００１５】そうすると、遮光膜が形成される領域での
段差が少なくなる。
段差が少なくなる。
【００１６】本発明の固体撮像装置の製造方法は、表面
部にＰ型領域を有する半導体基板の表面部に選択的にＮ
型不純物を導入して埋込チャネルを形成し、表面にゲー
ト絶縁膜を形成し、導電膜を堆積し異方性エッチングを
行なって端部へ向けて厚さが減少するテーパ状周辺領域
を有する電荷読出電極を形成する工程と、イオン注入を
利用して前記埋込チャネルと所定間隔をおいて隣接する
フォトダイオードのＮ型領域を前記半導体基板の表面部
に選択的に形成する際に前記テーパ状周辺領域を利用す
ることにより前記Ｐ型領域とのＰＮ接合面が前記テーパ
状部に対応して傾斜している前記Ｎ型領域を形成する工
程とを有するというものである。
部にＰ型領域を有する半導体基板の表面部に選択的にＮ
型不純物を導入して埋込チャネルを形成し、表面にゲー
ト絶縁膜を形成し、導電膜を堆積し異方性エッチングを
行なって端部へ向けて厚さが減少するテーパ状周辺領域
を有する電荷読出電極を形成する工程と、イオン注入を
利用して前記埋込チャネルと所定間隔をおいて隣接する
フォトダイオードのＮ型領域を前記半導体基板の表面部
に選択的に形成する際に前記テーパ状周辺領域を利用す
ることにより前記Ｐ型領域とのＰＮ接合面が前記テーパ
状部に対応して傾斜している前記Ｎ型領域を形成する工
程とを有するというものである。
【００１７】ここで、フォトダイオードのＮ型領域を形
成した後に層間絶縁膜を堆積し電荷読出電極の絶端部か
らＮ型領域の一部の上部を被覆する遮光膜を形成する工
程とを追加することができる。
成した後に層間絶縁膜を堆積し電荷読出電極の絶端部か
らＮ型領域の一部の上部を被覆する遮光膜を形成する工
程とを追加することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の固体撮像装置の一
実施の形態を示す平面図，図２は図１のＸ−Ｘ線断面図
である。
実施の形態を示す平面図，図２は図１のＸ−Ｘ線断面図
である。
【００１９】この実施の形態はシリコン基板の表面部の
Ｐ型領域（Ｐウェル１０２）の表面部に選択的に形成さ
れた第１のＮ型領域１０５を含むフォトダイオードと、
第１のＮ型領域１０５と所定間隔をおいてＰ型領域（１
０２）の表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域で
なる電荷転送用の埋込チャネル１０３及びこれとシリコ
ン基板の表面に設けられたゲート酸化膜１０６を介して
交差する第１の電荷転送電極１０８−１を含むレジスタ
と、第１の電荷転送電極１０８−１と結合し前述の所定
間隔部（読出領域１０２ａ）から第１のＮ型領域１０５
にかけてゲート酸化膜１０６を選択的に被覆する電荷読
出電極１１０と、層間絶縁膜１１１を介して第１のＮ型
領域１０５上に開孔を有し電荷読出電極１１０の縁端部
から第１のＮ型領域１０５の一部の上部を被覆する遮光
膜１１２とを有する固体撮像装置において、フォトダイ
オードに電荷を蓄積する期間に、第１のＮ型領域１０５
の表面の任意の点からその深さ方向における電子に対す
るポテンシャルが極小となるポテンシャル極小面におけ
るＮ型不純物濃度が電荷読出電極下方で第２のＮ型領域
（１０３）寄りに減少する勾配を有するというものであ
る。このポテンシャル極小面は、第１のＮ型領域の表面
の任意の点からその深さ方向におけるＮ型不純物濃度が
極大となる不純物濃度極大面に等しい。
Ｐ型領域（Ｐウェル１０２）の表面部に選択的に形成さ
れた第１のＮ型領域１０５を含むフォトダイオードと、
第１のＮ型領域１０５と所定間隔をおいてＰ型領域（１
０２）の表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域で
なる電荷転送用の埋込チャネル１０３及びこれとシリコ
ン基板の表面に設けられたゲート酸化膜１０６を介して
交差する第１の電荷転送電極１０８−１を含むレジスタ
と、第１の電荷転送電極１０８−１と結合し前述の所定
間隔部（読出領域１０２ａ）から第１のＮ型領域１０５
にかけてゲート酸化膜１０６を選択的に被覆する電荷読
出電極１１０と、層間絶縁膜１１１を介して第１のＮ型
領域１０５上に開孔を有し電荷読出電極１１０の縁端部
から第１のＮ型領域１０５の一部の上部を被覆する遮光
膜１１２とを有する固体撮像装置において、フォトダイ
オードに電荷を蓄積する期間に、第１のＮ型領域１０５
の表面の任意の点からその深さ方向における電子に対す
るポテンシャルが極小となるポテンシャル極小面におけ
るＮ型不純物濃度が電荷読出電極下方で第２のＮ型領域
（１０３）寄りに減少する勾配を有するというものであ
る。このポテンシャル極小面は、第１のＮ型領域の表面
の任意の点からその深さ方向におけるＮ型不純物濃度が
極大となる不純物濃度極大面に等しい。
【００２０】次に、本発明の固体撮像装置の製造方法の
一実施の形態について説明する。
一実施の形態について説明する。
【００２１】まず、図４（ａ）に示すように、Ｎ型シリ
コン基板１０１の表面部にＰウェル１０２を形成し、Ｐ
ウェル１０２の表面部に埋込チャネル１０３（第２のＮ
型領域）を形成し、Ｐ+ 型チャネルストッパ１０４を形
成し、厚さ８０ｎｍのゲート酸化膜１０６を形成する。
次に厚さ約５００ｎｍの１層目のポリシリコン膜を堆積
しパターニングすることにより埋込チャネル１０３と交
差する第１の電荷転送電極１０８−１を形成する。次
に、第１の電荷転送電極１０８−１で被覆されていない
埋込チャネルと障壁層を形成するためのボロンイオンを
注入し、第１の電荷転送電極１０８−１をマスクにゲー
ト酸化膜１０６を除去し、熱酸化を行ない、ゲート酸化
膜１０９を形成する。次に、厚さ約５００ｎｍの２層目
のポリシリコン膜を堆積し、レジスト膜１１３をマスク
としてパターニングすることにより、第２の電荷読出電
極（図１の１０８−２）及び電荷読出電極１１０を形成
する。このパターニングは、ＳＦ6 などのガスを用いた
等方性プラズマエッチングによる。これらの電極の縁端
部に約４５°のテーパをつける。
コン基板１０１の表面部にＰウェル１０２を形成し、Ｐ
ウェル１０２の表面部に埋込チャネル１０３（第２のＮ
型領域）を形成し、Ｐ+ 型チャネルストッパ１０４を形
成し、厚さ８０ｎｍのゲート酸化膜１０６を形成する。
次に厚さ約５００ｎｍの１層目のポリシリコン膜を堆積
しパターニングすることにより埋込チャネル１０３と交
差する第１の電荷転送電極１０８−１を形成する。次
に、第１の電荷転送電極１０８−１で被覆されていない
埋込チャネルと障壁層を形成するためのボロンイオンを
注入し、第１の電荷転送電極１０８−１をマスクにゲー
ト酸化膜１０６を除去し、熱酸化を行ない、ゲート酸化
膜１０９を形成する。次に、厚さ約５００ｎｍの２層目
のポリシリコン膜を堆積し、レジスト膜１１３をマスク
としてパターニングすることにより、第２の電荷読出電
極（図１の１０８−２）及び電荷読出電極１１０を形成
する。このパターニングは、ＳＦ6 などのガスを用いた
等方性プラズマエッチングによる。これらの電極の縁端
部に約４５°のテーパをつける。
【００２２】次に、レジスト膜１１４をマスクにして、
加速電圧２００〜５００ｋｅｖでリンイオンを注入す
る。フォトダイオードの第１のＮ型領域１０５を形成す
るためである。レジスト膜１１４は、電荷読出電極１１
０のテーパ状縁端部のうち、Ｐ+ 型チャネルストッパで
囲まれたＰ型ウェル１０２上方部を露出させる形状にし
ておく。そうすると、電荷読出電極１１０の縁端部でＰ
Ｎ接合位置が浅くなっている第１のＮ型領域１０５を形
成することができる。この第１のＮ型領域１０５の傾斜
構造は、２層目のポリシリコン膜の厚さとリンイオンの
加速電圧とを調整することにより、電荷読出電極１１０
と自己整合して形成することもできる。次に、レジスト
膜１１４を除去する。次に、図４（ｃ）に示すように、
電荷読出電極１１０のテーパ状縁端部を露出させないよ
うにレジスト膜１１５を形成し、加速電圧５０ｋｅｖ程
度でボロンイオンを注入し、レジスト膜１１５を除去
し、９００℃程度のアニール処理を行なう。図４（ｄ）
に示すＰ型領域１０７を第１のＮ型領域１０５の表面部
に形成するためである。このＰ型領域１０７は暗電流抑
制用のものであるが、アニール処理時の熱拡散により電
荷読出電極１１０下部にも形成される。次に、図４
（ｄ），図１，図２に示すように、厚さ約１．２μｍの
ＢＰＳＧ膜でなる層間絶縁膜１１１を形成し、アルミニ
ウム膜を堆積し、パターニングすることにより遮光膜２
１２及び転送電極にクロックパルスφ１，φ２を供給す
るための電極配線を形成する。次に、図示しないカバー
膜を形成し、ＣＣＤレジスタ部を被覆する第２の遮光膜
を形成する。
加速電圧２００〜５００ｋｅｖでリンイオンを注入す
る。フォトダイオードの第１のＮ型領域１０５を形成す
るためである。レジスト膜１１４は、電荷読出電極１１
０のテーパ状縁端部のうち、Ｐ+ 型チャネルストッパで
囲まれたＰ型ウェル１０２上方部を露出させる形状にし
ておく。そうすると、電荷読出電極１１０の縁端部でＰ
Ｎ接合位置が浅くなっている第１のＮ型領域１０５を形
成することができる。この第１のＮ型領域１０５の傾斜
構造は、２層目のポリシリコン膜の厚さとリンイオンの
加速電圧とを調整することにより、電荷読出電極１１０
と自己整合して形成することもできる。次に、レジスト
膜１１４を除去する。次に、図４（ｃ）に示すように、
電荷読出電極１１０のテーパ状縁端部を露出させないよ
うにレジスト膜１１５を形成し、加速電圧５０ｋｅｖ程
度でボロンイオンを注入し、レジスト膜１１５を除去
し、９００℃程度のアニール処理を行なう。図４（ｄ）
に示すＰ型領域１０７を第１のＮ型領域１０５の表面部
に形成するためである。このＰ型領域１０７は暗電流抑
制用のものであるが、アニール処理時の熱拡散により電
荷読出電極１１０下部にも形成される。次に、図４
（ｄ），図１，図２に示すように、厚さ約１．２μｍの
ＢＰＳＧ膜でなる層間絶縁膜１１１を形成し、アルミニ
ウム膜を堆積し、パターニングすることにより遮光膜２
１２及び転送電極にクロックパルスφ１，φ２を供給す
るための電極配線を形成する。次に、図示しないカバー
膜を形成し、ＣＣＤレジスタ部を被覆する第２の遮光膜
を形成する。
【００２３】電荷読出電極１１０の縁端部がテーパ状に
なっているのでアルミニウム膜のステップレッジが向上
し、遮光膜１１２の均一性は良好で段切れは発生しな
い。
なっているのでアルミニウム膜のステップレッジが向上
し、遮光膜１１２の均一性は良好で段切れは発生しな
い。
【００２４】図３は、本発明の固体撮像装置の一実施の
形態における転送領域（２点鎖線で概略的に示したポテ
ンシャル極小面）のポテンシャル図である。
形態における転送領域（２点鎖線で概略的に示したポテ
ンシャル極小面）のポテンシャル図である。
【００２５】フォトダイオードに電荷を蓄積する期間
（電荷読出電極１１０に０ボルトが印加され，φ１が５
ボルト，φ２が０ボルトの期間）におけるポテンシャル
ψは図３（ａ）に示すようになっている。第１のＮ型領
域１０５におけるポテンシャル極小面（Ｎ型不純物濃度
極大面）は、第１のＮ型領域１０５がＰウェル１０２と
なすＰＮ接合面が電荷読出領域１０２ａ側で傾斜して浅
くなっていることに対応して、電荷読出領域１０２ａ側
寄に浅くなっている。第１のＮ型領域１０５のＰＮ接合
面が電荷読出電極下部で傾斜しているため、電荷読出電
極直下の表面近傍におけるＮ型不純物濃度が従来例に比
較して低くなり、従来例のようなポテンシャル井戸が浅
くなる。
（電荷読出電極１１０に０ボルトが印加され，φ１が５
ボルト，φ２が０ボルトの期間）におけるポテンシャル
ψは図３（ａ）に示すようになっている。第１のＮ型領
域１０５におけるポテンシャル極小面（Ｎ型不純物濃度
極大面）は、第１のＮ型領域１０５がＰウェル１０２と
なすＰＮ接合面が電荷読出領域１０２ａ側で傾斜して浅
くなっていることに対応して、電荷読出領域１０２ａ側
寄に浅くなっている。第１のＮ型領域１０５のＰＮ接合
面が電荷読出電極下部で傾斜しているため、電荷読出電
極直下の表面近傍におけるＮ型不純物濃度が従来例に比
較して低くなり、従来例のようなポテンシャル井戸が浅
くなる。
【００２６】次に、電荷読出電極１１０に電圧５ボルト
を印加すると、第１のＮ型領域１０５に蓄積されていた
電荷Ｑは、その一部Ｑ１ａを残して、埋込チャネル１０
３へ読み出される。前述したポテンシャル井戸が浅いの
でＱ１ａは従来例のＱ１より小さい。読出される電荷量
Ｑ２ａ＝Ｑ−Ｑ１ａは、Ｑ２より大きくなる（読出効率
の改善）。これにより、従来、出力電圧で約８０ｍＶあ
った残像を少なくとも半分に減少させることができた。
を印加すると、第１のＮ型領域１０５に蓄積されていた
電荷Ｑは、その一部Ｑ１ａを残して、埋込チャネル１０
３へ読み出される。前述したポテンシャル井戸が浅いの
でＱ１ａは従来例のＱ１より小さい。読出される電荷量
Ｑ２ａ＝Ｑ−Ｑ１ａは、Ｑ２より大きくなる（読出効率
の改善）。これにより、従来、出力電圧で約８０ｍＶあ
った残像を少なくとも半分に減少させることができた。
【００２７】このように、電荷読出電極の形成を等方性
ドライエッチングを行なうことにより縁端部にテーパを
つけ、そのテーパ状縁端部を利用したイオン注入を利用
することにより、読出効率及び遮光性を改善することが
できた。
ドライエッチングを行なうことにより縁端部にテーパを
つけ、そのテーパ状縁端部を利用したイオン注入を利用
することにより、読出効率及び遮光性を改善することが
できた。
【００２８】以上、電荷読出電極が第１の電荷読出電極
と分離されている例について説明したが、これらが同
一、すなわち電荷読出兼転送電極を有するものに本発明
を適用することができる。その場合、第２の電荷読出電
極を１層目のポリシリコン膜で形成し、その後埋込チャ
ネルにリンなどのＮ型不純物を選択的に注入して蓄積領
域を形成し、２層目のポリシリコン膜を堆積し等方性エ
ッチングを行なって縁端部にテーパのついた電荷読出電
極を兼ねる第１の電荷読出電極を形成すればよいのであ
る。
と分離されている例について説明したが、これらが同
一、すなわち電荷読出兼転送電極を有するものに本発明
を適用することができる。その場合、第２の電荷読出電
極を１層目のポリシリコン膜で形成し、その後埋込チャ
ネルにリンなどのＮ型不純物を選択的に注入して蓄積領
域を形成し、２層目のポリシリコン膜を堆積し等方性エ
ッチングを行なって縁端部にテーパのついた電荷読出電
極を兼ねる第１の電荷読出電極を形成すればよいのであ
る。
【００２９】また、ラインセンサを例にあげて説明した
が、２次元センサについても本発明を適用しうることは
改めて詳細に説明をするまでもなく明らかであろう。
が、２次元センサについても本発明を適用しうることは
改めて詳細に説明をするまでもなく明らかであろう。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置は、等方性エッチングを利用してテーパ状縁端部を
有する電荷読出電極を形成し、このテーパ状縁端部に対
応した不純物濃度分布のＮ型領域をフォトダイオード部
として、イオン注入を利用して形成することにより、電
荷読出電極下方でフォトダイオードのＮ型領域の表面部
のＮ型不純物濃度を低くすることができる。これによ
り、フォトダイオードに電荷を蓄積する期間にフォトダ
イオードのＮ型領域の表面の任意の点からその深さ方向
における電子に対するポテンシャルが極小となるポテン
シャル極小面におけるＮ型不純物濃度が電荷読出電極下
方で電荷読出電極寄りに減少する勾配を有するようにす
ることができるので、フォトダイオードのＮ型領域内の
ポテンシャル井戸を浅くすることができ、電荷読出効率
を改善し残像を低減することができる。また、電荷読出
電極の縁端部がテーパ状となっているので層間絶縁膜を
介してこの縁端部を被覆する遮光膜をステップカバレッ
ジ良く形成できるので遮光性を改善し段切れを防止でき
る。
装置は、等方性エッチングを利用してテーパ状縁端部を
有する電荷読出電極を形成し、このテーパ状縁端部に対
応した不純物濃度分布のＮ型領域をフォトダイオード部
として、イオン注入を利用して形成することにより、電
荷読出電極下方でフォトダイオードのＮ型領域の表面部
のＮ型不純物濃度を低くすることができる。これによ
り、フォトダイオードに電荷を蓄積する期間にフォトダ
イオードのＮ型領域の表面の任意の点からその深さ方向
における電子に対するポテンシャルが極小となるポテン
シャル極小面におけるＮ型不純物濃度が電荷読出電極下
方で電荷読出電極寄りに減少する勾配を有するようにす
ることができるので、フォトダイオードのＮ型領域内の
ポテンシャル井戸を浅くすることができ、電荷読出効率
を改善し残像を低減することができる。また、電荷読出
電極の縁端部がテーパ状となっているので層間絶縁膜を
介してこの縁端部を被覆する遮光膜をステップカバレッ
ジ良く形成できるので遮光性を改善し段切れを防止でき
る。
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施の形態を示す平
面図である。
面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の固体撮像装置の一実施の形態にける電
荷読出動作について説明するための電荷蓄積期間におけ
るポテンシャル図（図３（ａ））および電荷読出時のポ
テンシャル図（図３（ｂ））である。
荷読出動作について説明するための電荷蓄積期間におけ
るポテンシャル図（図３（ａ））および電荷読出時のポ
テンシャル図（図３（ｂ））である。
【図４】本発明の固体撮像装置の製造方法の一実施の形
態について説明するための（ａ）〜（ｄ）に分図して示
す工程順断面図である。
態について説明するための（ａ）〜（ｄ）に分図して示
す工程順断面図である。
【図５】従来の固体撮像装置の一例を示す平面図であ
る。
る。
【図６】図５のＸ−Ｘ線断面図である。
【図７】従来の固体撮像装置の一例における電荷読出動
作について説明するための電荷蓄積期間におけるポテン
シャル図（図７（ａ））および電荷読出時のポテンシャ
ル図（図７（ｂ））である。
作について説明するための電荷蓄積期間におけるポテン
シャル図（図７（ａ））および電荷読出時のポテンシャ
ル図（図７（ｂ））である。
【図８】従来の固体撮像装置の製造方法の一例について
説明するための（ａ）〜（ｄ）に分図して示す工程順断
面図である。
説明するための（ａ）〜（ｄ）に分図して示す工程順断
面図である。
１０１，２０１ Ｎ型シリコン基板 １０２ａ，２０２ａ 電荷読出領域 １０２，２０２ Ｐウェル １０３，２０３ 埋込チャネル（第２のＮ型領域） １０４，２０４ Ｐ+ 型チャネルストッパ １０５，２０５ 第１のＮ型領域 １０６，２０６ ゲート酸化膜 １０７，２０７ Ｐ型領域 １０８−１，２０８−１ 第１の電荷転送電極 １０８−２，２０８−２ 第２の電荷転送電極 １０９，２０９ ゲート酸化膜 １１０，２１０ 電荷読出電極 １１１，２１１ 層間絶縁膜 １１２，２１２ 遮光膜 １１３ レジスト膜 １１４ レジスト膜 １１５，２１５ レジスト膜
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板の表面部のＰ型領域の表面部
に選択的に形成された第１のＮ型領域を含むフォトダイ
オードと、前記第１のＮ型領域と所定間隔をおいて前記
Ｐ型領域の表面部に選択的に形成された第２のＮ型領域
でなる電荷転送用の埋込チャネル及びこれと前記半導体
基板の表面に設けられたゲート絶縁膜を介して交差する
電荷転送電極を含むレジスタと、前記電荷転送電極と結
合し前記所定間隔部から前記第１のＮ型領域にかけて前
記ゲート絶縁膜を選択的に被覆する電荷読出電極と、層
間絶縁膜を介して前記第１のＮ型領域上に開孔を有し前
記電荷読出電極の縁端部から前記第１のＮ型領域の一部
の上部を被覆する遮光膜とを有する固体撮像装置におい
て、前記フォトダイオードに電荷を蓄積する期間に、前
記第１のＮ型領域の表面の任意の点からその深さ方向に
おける電子に対するポテンシャルが極小となるポテンシ
ャル極小面におけるＮ型不純物濃度が前記電荷読出電極
下方で前記第２のＮ型領域寄りに減少する勾配を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 電荷読出電極を構成する導電膜の厚さが
前記第１のＮ型領域上の端部から離れるにつれて厚くな
っている請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 表面部にＰ型領域を有する半導体基板の
表面部に選択的にＮ型不純物を導入して埋込チャネルを
形成し、表面にゲート絶縁膜を形成し、導電膜を堆積し
異方性エッチングを行なって端部へ向けて厚さが減少す
るテーパ状周辺領域を有する電荷読出電極を形成する工
程と、イオン注入を利用して前記埋込チャネルと所定間
隔をおいて隣接するフォトダイオードのＮ型領域を前記
半導体基板の表面部に選択的に形成する際に前記テーパ
状周辺領域を利用することにより前記Ｐ型領域とのＰＮ
接合面が前記テーパ状部に対応して傾斜している前記Ｎ
型領域を形成する工程とを有することを特徴とする固体
撮像装置の製造方法。 - 【請求項４】 フォトダイオードのＮ型領域を形成した
後に層間絶縁膜を堆積し電荷読出電極の縁端部からＮ型
領域の一部の上部を被覆する遮光膜を形成する工程とを
有する請求項３記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7251546A JP2723854B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7251546A JP2723854B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997893A true JPH0997893A (ja) | 1997-04-08 |
| JP2723854B2 JP2723854B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=17224444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7251546A Expired - Fee Related JP2723854B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723854B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7205593B2 (en) | 2002-09-13 | 2007-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | MOS image pick-up device and camera incorporating the same |
| JP2009017055A (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Canon Inc | 光電変換装置及びその製造方法並びに撮像システム |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7251546A patent/JP2723854B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7205593B2 (en) | 2002-09-13 | 2007-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | MOS image pick-up device and camera incorporating the same |
| USRE41867E1 (en) | 2002-09-13 | 2010-10-26 | Panasonic Corporation | MOS image pick-up device and camera incorporating the same |
| JP2009017055A (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Canon Inc | 光電変換装置及びその製造方法並びに撮像システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2723854B2 (ja) | 1998-03-09 |
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