JPH10200086A - 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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- JPH10200086A JPH10200086A JP9002116A JP211697A JPH10200086A JP H10200086 A JPH10200086 A JP H10200086A JP 9002116 A JP9002116 A JP 9002116A JP 211697 A JP211697 A JP 211697A JP H10200086 A JPH10200086 A JP H10200086A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】固体撮像装置において、電荷読み出し効率及び
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
ゲート絶縁膜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、電極読出電
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。
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
ゲート絶縁膜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、電極読出電
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。
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。
【０００３】図５は従来の固体撮像装置の一例であるラ
インセンサーの平面図，図６は図５のＸ−Ｘ線断面図で
ある。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
用の埋め込みチャネル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２
０５の一部の上部を被覆する遮光膜２１２とを有してい
る。
インセンサーの平面図，図６は図５のＸ−Ｘ線断面図で
ある。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
用の埋め込みチャネル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２
０５の一部の上部を被覆する遮光膜２１２とを有してい
る。
【０００４】次に、この従来例の製造方法について説明
する。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（埋め込みチャネル
２０３）、Ｐ+ 型チャネルストッパ２０４，ゲート酸化
膜２０６、１層目ポリシリコン膜である第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２０
８−１で被覆されていない埋め込みチャネル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
膜である第２の電荷転送電極２０８−２及び電荷読出電
極２１０を形成する。
する。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（埋め込みチャネル
２０３）、Ｐ+ 型チャネルストッパ２０４，ゲート酸化
膜２０６、１層目ポリシリコン膜である第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２０
８−１で被覆されていない埋め込みチャネル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
膜である第２の電荷転送電極２０８−２及び電荷読出電
極２１０を形成する。
【０００５】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い図８（ｃ）に示すＰ型領域２
０７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い図８（ｃ）に示すＰ型領域２
０７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などを
形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
の固体撮像装置では電荷読み出し電極２１０直下のフォ
トダイオード表面部のＰ型領域２０７の不純物が濃いの
で電荷読み出し電極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。
の固体撮像装置では電荷読み出し電極２１０直下のフォ
トダイオード表面部のＰ型領域２０７の不純物が濃いの
で電荷読み出し電極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。
【０００７】第２の問題点は、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、甚だしいときは段切れが発生
し、遮光性が悪くなる欠点がある。
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、甚だしいときは段切れが発生
し、遮光性が悪くなる欠点がある。
【０００８】本発明の第１の目的は読み出し効率の改善
された固定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。
された固定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。
【０００９】
【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、及び第１のＮ型領域の表面
部に選択的に形成されたＰ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
る電荷転送用の埋め込み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前記第１のＮ型領域表面のＰ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。このよう
にすることによって、読み出し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。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。そうすると、遮光部が形成される領域で
の段差が少なくなる。
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、及び第１のＮ型領域の表面
部に選択的に形成されたＰ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
る電荷転送用の埋め込み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前記第１のＮ型領域表面のＰ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。このよう
にすることによって、読み出し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。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。そうすると、遮光部が形成される領域で
の段差が少なくなる。
【００１０】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第２のＮ型領域となる埋込チャネル
を形成し、続いて、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第１のＮ型領域とな
るフォトダイオードを形成し、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
出し電極を形成する工程と、第１のＮ型領域の表面のＰ
型領域を選択的に形成する際に、前記テーパー状周辺領
域を利用してイオン注入することにより、第２のＮ型領
域寄りに厚さが減少する勾配を有するＰ型領域を形成す
る工程とを有するというものである。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
電荷読み出し電極の絶縁部から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。
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第２のＮ型領域となる埋込チャネル
を形成し、続いて、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第１のＮ型領域とな
るフォトダイオードを形成し、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
出し電極を形成する工程と、第１のＮ型領域の表面のＰ
型領域を選択的に形成する際に、前記テーパー状周辺領
域を利用してイオン注入することにより、第２のＮ型領
域寄りに厚さが減少する勾配を有するＰ型領域を形成す
る工程とを有するというものである。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
電荷読み出し電極の絶縁部から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。
【００１１】
【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。この実施の形態はＮ型シリコン基板１０１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及び第１のＮ型領域の
表面部に形成されたＰ型領域１０７を含むフォトダイオ
ードを有する。また第１のＮ型領域１０５と所定間隔を
おいてＰウェル１０２の表面部に選択的に形成された第
２のＮ型領域からなる電荷転送用の埋め込みチャネル１
０３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１０
８−１を含むレジスタを有する。さらに第１の電荷転送
電極１０８−１と結合し前述の所定間隔部（読み出し領
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み出し電極１１
０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み出し電極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１１
２を有する。そし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前記第１のＮ型領域表
面のＰ型領域１０７を形成するＰ型不純物濃度が、電荷
読み出し電極１１０の下方で第２のＮ型領域である埋め
込みチャネル１０３寄りに減少する勾配を有することを
特徴とする。
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。この実施の形態はＮ型シリコン基板１０１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及び第１のＮ型領域の
表面部に形成されたＰ型領域１０７を含むフォトダイオ
ードを有する。また第１のＮ型領域１０５と所定間隔を
おいてＰウェル１０２の表面部に選択的に形成された第
２のＮ型領域からなる電荷転送用の埋め込みチャネル１
０３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１０
８−１を含むレジスタを有する。さらに第１の電荷転送
電極１０８−１と結合し前述の所定間隔部（読み出し領
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み出し電極１１
０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み出し電極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１１
２を有する。そし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前記第１のＮ型領域表
面のＰ型領域１０７を形成するＰ型不純物濃度が、電荷
読み出し電極１１０の下方で第２のＮ型領域である埋め
込みチャネル１０３寄りに減少する勾配を有することを
特徴とする。
【００１２】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。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の表面部に埋め込みチ
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、フォトダイオードの第１
のＮ型領域１０５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埋め込みチャネル１０
３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
いない埋め込みチャネルに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１１
０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。そしてこれ
らの電極の縁端部に約４５°のテーパをつける。
一実施の形態について説明する。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の表面部に埋め込みチ
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、フォトダイオードの第１
のＮ型領域１０５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埋め込みチャネル１０
３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
いない埋め込みチャネルに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１１
０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。そしてこれ
らの電極の縁端部に約４５°のテーパをつける。
【００１３】次に、レジスト膜１１５をマスクにして、
加速電圧５０〜１００ｋｅＶ程度でボロンイオンを注入
する。フォトダイオードの暗電流低減対策のためであ
る。レジスト膜１１５は、電荷読み出し電極１１０のテ
ーパ状縁端部のうち、第１のＮ型領域１０５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１
１０の縁端部直下のＰ型領域が浅くなっているＰ型領域
１０７を形成することができる。次に、レジスト膜１１
５を除去し、９００℃程度のアニール処理を行う。次
に、図４（ｃ），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１１２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５０〜１００ｋｅＶ程度でボロンイオンを注入
する。フォトダイオードの暗電流低減対策のためであ
る。レジスト膜１１５は、電荷読み出し電極１１０のテ
ーパ状縁端部のうち、第１のＮ型領域１０５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１
１０の縁端部直下のＰ型領域が浅くなっているＰ型領域
１０７を形成することができる。次に、レジスト膜１１
５を除去し、９００℃程度のアニール処理を行う。次
に、図４（ｃ），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１１２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。
【００１４】電荷読み出し電極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カバレッ
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。
状になっているのでアルミニウム膜のステップカバレッ
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。
【００１５】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（図２に２点鎖線で概略的に示し
たポテンシャル極小面）のポテンシャル図である。フォ
トダイオードに電荷を蓄積する期間（電荷読み出し電極
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は、第１のＮ型領域の表面に形成
したＰ型領域１０７が電荷読み出し領域１０２ａ側寄り
に浅くなっている。第１のＮ型領域の表面に形成したＰ
型領域１０７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。
形態における転送領域（図２に２点鎖線で概略的に示し
たポテンシャル極小面）のポテンシャル図である。フォ
トダイオードに電荷を蓄積する期間（電荷読み出し電極
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は、第１のＮ型領域の表面に形成
したＰ型領域１０７が電荷読み出し領域１０２ａ側寄り
に浅くなっている。第１のＮ型領域の表面に形成したＰ
型領域１０７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。
【００１６】次に、電荷読み出し電極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、埋め込みチャ
ネル１０３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。読み出さ
れる電荷量Ｑ２ａ＝Ｑ−Ｑ１ａは、Ｑ２より大きくなる
（読み出し効率の改善）。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。
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、埋め込みチャ
ネル１０３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。読み出さ
れる電荷量Ｑ２ａ＝Ｑ−Ｑ１ａは、Ｑ２より大きくなる
（読み出し効率の改善）。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。
【００１７】このように、電荷転送電極の形成を等方性
ドライエッチングを行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、読み出し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、読み出し効率及び遮光性を改善すること
ができた。
【００１８】なお、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
改めて詳細の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
改めて詳細の説明をするまでもなく明らかであろう。
【００１９】
【発明の効果】第１の効果は、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
る電荷読み出し電極を形成し、このテーパ状縁端部に対
応した不純物濃度分布のＰ型領域をフォトダイオードの
暗電流低減対策部として、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。
は、等方性エッチングを利用してテーパ状縁端部を有す
る電荷読み出し電極を形成し、このテーパ状縁端部に対
応した不純物濃度分布のＰ型領域をフォトダイオードの
暗電流低減対策部として、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。
【００２０】第２の効果は、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、この絶縁
膜を被覆する遮光膜をステップカバレッジよく形成でき
るので遮光性を改善し段切れを防止できる。
ーパ状となっているので層間絶縁膜を介して、この絶縁
膜を被覆する遮光膜をステップカバレッジよく形成でき
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３（ａ））及び電荷転送読出時
のポテンシャル図（図３（ｂ））である。
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））及び電荷転送読出時
のポテンシャル図（図３（ｂ））である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の固体撮像装置の製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【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））及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））及び電荷読出時のポテンシャル
図（図７（ｂ））である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は従来の固体撮像装置の製造工
程を示す断面図である。
程を示す断面図である。
１０１，２０１ Ｎ型シリコン基板 １０２ａ，２０２ａ，３ 電荷読出領域 １０２，２０２ Ｐウェル １０３，２０３ 埋め込みチャネル １０４，２０４ Ｐ+ 型チャネルストッパ １０５，２０５ 第１のＮ型領域 １０６，２０６ ゲート絶縁膜 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 ゲート絶縁膜 １１０，２１０ 電荷読み出し電極 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 １１６，２１６ ポテンシャル極小面
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、および第１のＮ
型領域の表面部に選択的に形成されたＰ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め込みチャネル及びこれ
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前記第１のＮ型領域表
面のＰ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第２のＮ型領域
となる埋込チャネルを形成し、続いて、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
第１のＮ型領域となるフォトダイオードを形成し、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
ングを行って端部へ向けて厚さが減少するテーパー状周
辺領域を有する電荷読出電極を形成する工程と、第１の
Ｎ型領域の表面のＰ型領域を選択的に形成する際に、前
記テーパー状周辺領域を利用してイオン注入することに
より、第２のＮ型領域寄りに厚さが減少する勾配を有す
るＰ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
領域に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 |
|---|---|---|---|
| JP00211697A JP3176300B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP00211697A JP3176300B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200086A true JPH10200086A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3176300B2 JP3176300B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=11520390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00211697A Expired - Fee Related JP3176300B2 (ja) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176300B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024918A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 転送ゲート電極に重畳しながら自己整列されたフォトダイオードを有するイメージセンサ及びその製造方法 |
| EP1748489A3 (en) * | 2005-07-29 | 2007-09-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor imaging device and fabrication process thereof |
| CN115332283A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-11 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 行间转移电荷耦合器件像元结构 |
-
1997
- 1997-01-09 JP JP00211697A patent/JP3176300B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024918A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Samsung Electronics Co Ltd | 転送ゲート電極に重畳しながら自己整列されたフォトダイオードを有するイメージセンサ及びその製造方法 |
| EP1748489A3 (en) * | 2005-07-29 | 2007-09-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor imaging device and fabrication process thereof |
| US7846758B2 (en) | 2005-07-29 | 2010-12-07 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor imaging device and fabrication process thereof |
| US8008106B2 (en) | 2005-07-29 | 2011-08-30 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor imaging device and fabrication process thereof |
| CN115332283A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-11 | 中国电子科技集团公司第四十四研究所 | 行间转移电荷耦合器件像元结构 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3176300B2 (ja) | 2001-06-11 |
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