JPS6235550A - 半導体立体回路素子の製造方法 - Google Patents
半導体立体回路素子の製造方法Info
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- JPS6235550A JPS6235550A JP60174058A JP17405885A JPS6235550A JP S6235550 A JPS6235550 A JP S6235550A JP 60174058 A JP60174058 A JP 60174058A JP 17405885 A JP17405885 A JP 17405885A JP S6235550 A JPS6235550 A JP S6235550A
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Landscapes
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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、単結晶半導体膜および単結晶絶縁膜を順次
積層して半導体立体回路素子を製造する半導体立体回路
素子の製造方法に関する。
積層して半導体立体回路素子を製造する半導体立体回路
素子の製造方法に関する。
一般に、能動層用半導体薄膜、電極および配線用薄膜、
絶縁用薄膜を順次積層して立体的な回路素子を形成し、
回路の高密度化、高集積化を図ることが行なわれている
が、特性の優れた半導体立体回路素子を得るために、た
とえば特願昭58=229763号の明細書および図面
等に記載されているように、前記回路素子を構成する各
材料に単結晶状態のものを使用し、各材料を単結晶状態
のまま積層することが試;−られている。
絶縁用薄膜を順次積層して立体的な回路素子を形成し、
回路の高密度化、高集積化を図ることが行なわれている
が、特性の優れた半導体立体回路素子を得るために、た
とえば特願昭58=229763号の明細書および図面
等に記載されているように、前記回路素子を構成する各
材料に単結晶状態のものを使用し、各材料を単結晶状態
のまま積層することが試;−られている。
そして従来、たとえば最上層にpn接合型フォトセンサ
、下層にMOSトランジスタを備えた半導体ビネル膜(
4)との界面を酸化してシリコン酸化膜〔5〕、?11
重ゲート絶縁膜(6)を形成し、ソース領域(2)、ド
レイン’ff 域(3)上の絶Ef 膜(6)にコンタ
クトホール(7)を形成し、その後CVD法によりスピ
ネル膜(4)上およびコンタクトホール(7)内に単結
晶シリコン膜を形成して選択エツチングし、所定パター
ンのゲート電極(8)および配線層(9)を形成する。
、下層にMOSトランジスタを備えた半導体ビネル膜(
4)との界面を酸化してシリコン酸化膜〔5〕、?11
重ゲート絶縁膜(6)を形成し、ソース領域(2)、ド
レイン’ff 域(3)上の絶Ef 膜(6)にコンタ
クトホール(7)を形成し、その後CVD法によりスピ
ネル膜(4)上およびコンタクトホール(7)内に単結
晶シリコン膜を形成して選択エツチングし、所定パター
ンのゲート電極(8)および配線層(9)を形成する。
つぎに、@2図(b)に示すように、CVD法によりス
ピネル膜t4)、電極(8)および配線層(9)上に層
間絶縁膜としての単結晶スピネル膜00を形成し、同図
(C)に示すように、CVD法によりスピネル膜αり上
に単結晶シリコン膜αυを形成したのち、選択エツチン
グにより、配線層(9)上のシリコン膜α])およびス
ピネル膜0Qにスルーホール(6)を形成し、同図(d
)K示すように、シリコン膜αυの上面、スルーナール
膜α3を拡散マスクとしてシリコン膜0υの露出部分0
4)を形成し、シリコン膜(]1)と拡散層0(イ)と
の境界部分にpn接合0Qを形成する。
ピネル膜t4)、電極(8)および配線層(9)上に層
間絶縁膜としての単結晶スピネル膜00を形成し、同図
(C)に示すように、CVD法によりスピネル膜αり上
に単結晶シリコン膜αυを形成したのち、選択エツチン
グにより、配線層(9)上のシリコン膜α])およびス
ピネル膜0Qにスルーホール(6)を形成し、同図(d
)K示すように、シリコン膜αυの上面、スルーナール
膜α3を拡散マスクとしてシリコン膜0υの露出部分0
4)を形成し、シリコン膜(]1)と拡散層0(イ)と
の境界部分にpn接合0Qを形成する。
7′
・1′このとき、拡散層Q→の形成工程中に、拡散層0
(1):)1 ゛の上面が酸化されてシリコン酸化膜θ1摩つK ;’
:つ成されるため、拡散層04)およびシリコン酸化膜
0Qの形成二1 後、第2図(d)に示すように、スルーホール0シに露
出した配線層(9)上の前記シリコン酸化膜αQを選択
エツチングにより除去すると同時二で、シリコン酸化膜
αGにコンタクトホールα力を形成する。
(1):)1 ゛の上面が酸化されてシリコン酸化膜θ1摩つK ;’
:つ成されるため、拡散層04)およびシリコン酸化膜
0Qの形成二1 後、第2図(d)に示すように、スルーホール0シに露
出した配線層(9)上の前記シリコン酸化膜αQを選択
エツチングにより除去すると同時二で、シリコン酸化膜
αGにコンタクトホールα力を形成する。
さらに、@2図(e)VC示すように、シリコン睦イロ
膜(13,αQ上およびスルーホール02.コンタクト
ホールα力内にアルミニウム配線層α印を形成し、シリ
コン環(1)、ソース領域(2)、ドレイン領域(3)
、絶縁膜(6)、電極(8)および配線層(9ンからな
る下層のMOSトランジスタと、シリコン娘aυおよび
拡散層α(1)からなるpn接合型のフォトセンサとが
配線@0綽により電気的に接・続され、反射防止用のシ
リコン酸化膜αOを介したpn接合09への入射光によ
り発生する光電流がMOS トランジスタ等に伝達され
乙。
膜(13,αQ上およびスルーホール02.コンタクト
ホールα力内にアルミニウム配線層α印を形成し、シリ
コン環(1)、ソース領域(2)、ドレイン領域(3)
、絶縁膜(6)、電極(8)および配線層(9ンからな
る下層のMOSトランジスタと、シリコン娘aυおよび
拡散層α(1)からなるpn接合型のフォトセンサとが
配線@0綽により電気的に接・続され、反射防止用のシ
リコン酸化膜αOを介したpn接合09への入射光によ
り発生する光電流がMOS トランジスタ等に伝達され
乙。
なお、第2図には図示されていないが、シリコン11(
11の下層には、前記したMOSトランジスタのゴー; :j”””j (発明が解決しようとする問題点〕しか
し、前記した方法では、pn接合αυを拡散により形成
するため、拡散層0→の不純物濃度が1018〜10c
m と高くなり、拡散層0荀の光吸収係数が大きくな
ってフォトセンサの高感度化に限界が生じ、さらにスル
ーナール膜の形成の際に、シリコン環αυおよびスピネ
ル膜αQをそれぞれ異なる条件でエツチングする必要が
あり、しかもシリコン1iE(tηのエツチングの終点
検知およびスピネル膜OQのエツチングの終点検知を別
途行なわなければならず、スルーホール(ロ)の形成が
非常に煩雑になるなどの問題点がある。
11の下層には、前記したMOSトランジスタのゴー; :j”””j (発明が解決しようとする問題点〕しか
し、前記した方法では、pn接合αυを拡散により形成
するため、拡散層0→の不純物濃度が1018〜10c
m と高くなり、拡散層0荀の光吸収係数が大きくな
ってフォトセンサの高感度化に限界が生じ、さらにスル
ーナール膜の形成の際に、シリコン環αυおよびスピネ
ル膜αQをそれぞれ異なる条件でエツチングする必要が
あり、しかもシリコン1iE(tηのエツチングの終点
検知およびスピネル膜OQのエツチングの終点検知を別
途行なわなければならず、スルーホール(ロ)の形成が
非常に煩雑になるなどの問題点がある。
また、下層のMOSトランジスタと上層のフォトセンサ
とを接続する配線層(ト)がpnn接合型の一部を被う
ように形成され、しかもスルーホール(2)のスペース
を確保しなければならないため、フォトセンサの有効受
光面積が制限されて大きな光電流を取り出すことができ
ず゛、た゛とえば前記したフォトセンサをマトリクス状
に多数配列して1体撮像素子を形成するような場合、分
解能の優れた高精度の188体撮像素子得るには、各画
素領域をより微細にして画素数をできるだけ多くする必
要がある、、、:、、、各画素それぞれに相当する前記
立体回路素子のフォトセンサの有効受光面積の関係上、
ある程度以上に前記フォトセンサを小型化することがで
きず、画素数を多くすることができないという問題点が
生じる。
とを接続する配線層(ト)がpnn接合型の一部を被う
ように形成され、しかもスルーホール(2)のスペース
を確保しなければならないため、フォトセンサの有効受
光面積が制限されて大きな光電流を取り出すことができ
ず゛、た゛とえば前記したフォトセンサをマトリクス状
に多数配列して1体撮像素子を形成するような場合、分
解能の優れた高精度の188体撮像素子得るには、各画
素領域をより微細にして画素数をできるだけ多くする必
要がある、、、:、、、各画素それぞれに相当する前記
立体回路素子のフォトセンサの有効受光面積の関係上、
ある程度以上に前記フォトセンサを小型化することがで
きず、画素数を多くすることができないという問題点が
生じる。
この発明は、前記の点に留意してなされ、スルーホール
の形成工程の簡略化およびpn接合領域の拡大を図るも
のであり、単結晶半導体膜および単結晶絶縁膜を順次積
層して半導体立体回路素子を製造する半導体立体回路素
子の製造方法において、前記単結晶絶縁膜にスルーホー
ルを形成する工程と、前記単結晶絶縁膜上および前記ス
ルーホ−ル内[1”)形またはn形の@1の単結晶半導
体膜を形成する工程と、前記@1の単結晶半導体膜上に
n形またはp形の第2の単結晶半導体膜を積層してpn
接合を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体立
体回路素子の製造方法である。
の形成工程の簡略化およびpn接合領域の拡大を図るも
のであり、単結晶半導体膜および単結晶絶縁膜を順次積
層して半導体立体回路素子を製造する半導体立体回路素
子の製造方法において、前記単結晶絶縁膜にスルーホー
ルを形成する工程と、前記単結晶絶縁膜上および前記ス
ルーホ−ル内[1”)形またはn形の@1の単結晶半導
体膜を形成する工程と、前記@1の単結晶半導体膜上に
n形またはp形の第2の単結晶半導体膜を積層してpn
接合を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体立
体回路素子の製造方法である。
〔作用」
したがって、この発明では、単結晶絶縁膜にスルーホー
ルが形成さI’L、単結晶:値線膜上およびスルーホー
ル内にp形または1〕形の@1の単結晶半導体膜が形成
されたのち、第1の単結晶半導体膜上vr、 n形また
はp形の第2の単結晶半導体膜が形成され、単結晶半導
体膜にスルーホールを形成する必要がなく、スルーホー
ルの形成工程が簡略化され乙とともに、スルーホール内
のzlの単結晶半導体膜がpn接合と下層デバイスとの
配腺1層とし’1”’(+さらに、pn接合が拡散では
なく第2の単結晶半J、11= 導体膜の積層により形成され、上層側の第2の単結晶半
)1体膜の不純物濃度が拡散の場合に比べてセンサ、下
層VcMOSトランジスタを備えた半導体立体回路素子
を製造する場合の1実施例を示した第1囚とともに詳細
に説明する。
ルが形成さI’L、単結晶:値線膜上およびスルーホー
ル内にp形または1〕形の@1の単結晶半導体膜が形成
されたのち、第1の単結晶半導体膜上vr、 n形また
はp形の第2の単結晶半導体膜が形成され、単結晶半導
体膜にスルーホールを形成する必要がなく、スルーホー
ルの形成工程が簡略化され乙とともに、スルーホール内
のzlの単結晶半導体膜がpn接合と下層デバイスとの
配腺1層とし’1”’(+さらに、pn接合が拡散では
なく第2の単結晶半J、11= 導体膜の積層により形成され、上層側の第2の単結晶半
)1体膜の不純物濃度が拡散の場合に比べてセンサ、下
層VcMOSトランジスタを備えた半導体立体回路素子
を製造する場合の1実施例を示した第1囚とともに詳細
に説明する。
まず、第1図(a)に示すように、前記した渭2図(a
)の場合と同様に、たとえばn形の単結晶シリコン膜部
上にシリコン酸化膜を拡散マスクとした不純物の拡散に
よりp形のソース領域(1)、ドレイン領域Qυを形成
し、前記シリコン酸化膜を除去したのち、単結晶スピネ
ル膜勾、およびシリコン膜0傷とスピネル膜(イ)との
界面酸化によるシリコン酸化膜(ハ)からなる2重ゲー
ト絶縁膜(ハ)を形成し、ソース、トレイン領域W 、
C;:υLの絶縁膜■−jKコンタクOSトランジス
タ(イ)を形成する。
)の場合と同様に、たとえばn形の単結晶シリコン膜部
上にシリコン酸化膜を拡散マスクとした不純物の拡散に
よりp形のソース領域(1)、ドレイン領域Qυを形成
し、前記シリコン酸化膜を除去したのち、単結晶スピネ
ル膜勾、およびシリコン膜0傷とスピネル膜(イ)との
界面酸化によるシリコン酸化膜(ハ)からなる2重ゲー
ト絶縁膜(ハ)を形成し、ソース、トレイン領域W 、
C;:υLの絶縁膜■−jKコンタクOSトランジス
タ(イ)を形成する。
つぎに、第1図(b)K示すように、CVD法によりス
ピネル膜器、電極(イ)および帛線層(財)上に1間絶
縁膜としての単結晶スピネル膜(イ)を形成し、同図(
c) K示すように、選択エツチングによりスピネ結晶
半導体膜であるp形の単結晶シリコン膜0◇を、ジボラ
ンCB2H6)ガスをドーピングガスとして10cmの
濃度のホウ素〔B〕をドーピングしながら厚さ3 lt
m IC5成し、ドーピングしたシリコン膜Gηを所
定形状に選択エツチングする。
ピネル膜器、電極(イ)および帛線層(財)上に1間絶
縁膜としての単結晶スピネル膜(イ)を形成し、同図(
c) K示すように、選択エツチングによりスピネ結晶
半導体膜であるp形の単結晶シリコン膜0◇を、ジボラ
ンCB2H6)ガスをドーピングガスとして10cmの
濃度のホウ素〔B〕をドーピングしながら厚さ3 lt
m IC5成し、ドーピングしたシリコン膜Gηを所
定形状に選択エツチングする。
さらに、第1図(e)に示すように、CVD法により、
950”Cの温度でシリコン膜0→上に第2の単結晶半
導体膜であるn形の単結晶シリコン膜rJを、ホ→ の濃度のリン〔P〕をドーピングしながら厚さ5μmに
形成し、両シリコン膜01)、(至)の境界部分にpn
接合(至)を形成したのち、ドーピングしたシリコン膜
0うの上面を鏡面研摩して平坦化し、その後シリコン膜
(至)の上面を酸化して反射防止膜としてのシリコン酸
化膜■を形成して最上層のpn接合型フォトセンサ(ハ
)を形成する。
950”Cの温度でシリコン膜0→上に第2の単結晶半
導体膜であるn形の単結晶シリコン膜rJを、ホ→ の濃度のリン〔P〕をドーピングしながら厚さ5μmに
形成し、両シリコン膜01)、(至)の境界部分にpn
接合(至)を形成したのち、ドーピングしたシリコン膜
0うの上面を鏡面研摩して平坦化し、その後シリコン膜
(至)の上面を酸化して反射防止膜としてのシリコン酸
化膜■を形成して最上層のpn接合型フォトセンサ(ハ
)を形成する。
なお、@1図には図示されていないが、前記し体回路素
子fS構成されてい乙。
子fS構成されてい乙。
一、シたがって、MOSトランジスタ(至)とフォトセ
ンサ(7)とがスルーホール国内のシリコン膜el)[
より、電1気的に接続されるため、従来のようなアルミ
ニ・′1 。
ンサ(7)とがスルーホール国内のシリコン膜el)[
より、電1気的に接続されるため、従来のようなアルミ
ニ・′1 。
ニウム配線層(至)を設ける必要がなく、シかもスルー
ホール(1)をスピネル膜翰に形成するだけでよく、ス
ルーホール(1)の形成工程が従来の場合に比べて簡略
化されるとともに、フォトセンサ(ハ)側に配線層やス
ルーホールが不要になった分だけpn接合(至)領域を
最大限まで拡大することができ、同じ面積の基板上に形
成したpn接合(ト)と従来のpn接合Qυとからそれ
ぞれ重力される光電流を比較した結果、前者は後者より
も約25%高(なり、高出力のフォトセンサ曽を得るこ
とができる。
ホール(1)をスピネル膜翰に形成するだけでよく、ス
ルーホール(1)の形成工程が従来の場合に比べて簡略
化されるとともに、フォトセンサ(ハ)側に配線層やス
ルーホールが不要になった分だけpn接合(至)領域を
最大限まで拡大することができ、同じ面積の基板上に形
成したpn接合(ト)と従来のpn接合Qυとからそれ
ぞれ重力される光電流を比較した結果、前者は後者より
も約25%高(なり、高出力のフォトセンサ曽を得るこ
とができる。
さらに、pn接合(至)は両シリコン膜01)9国のC
VD法による積層により形成されるため、入射側のシリ
コン膜に)の不純物濃度を従来の拡散の場合よりも大幅
に低減することができ、入射側のシリコン膜(イ)の玉
子効率が視感度ピーク波長λ、=555nmにおいて従
来の78%から93%に向上するとともに、シリコン膜
(2)の波長χ= 555nmの入射光に対す一1ゝ・
′ −・〉′また、フォトセンサに)の分光感度の設定を、
シリコン膜に)の膜厚調整によるpn接合(至)の接合
深さの調整により容易に貸なうことができる。
VD法による積層により形成されるため、入射側のシリ
コン膜に)の不純物濃度を従来の拡散の場合よりも大幅
に低減することができ、入射側のシリコン膜(イ)の玉
子効率が視感度ピーク波長λ、=555nmにおいて従
来の78%から93%に向上するとともに、シリコン膜
(2)の波長χ= 555nmの入射光に対す一1ゝ・
′ −・〉′また、フォトセンサに)の分光感度の設定を、
シリコン膜に)の膜厚調整によるpn接合(至)の接合
深さの調整により容易に貸なうことができる。
−以上のように、この発明の半導体立体回路素子の製造
方法によると、スルーホール(1)の形成工程を簡略化
することができるとともに、pn接合(至)領域を最大
限まで拡大してフォトセンサ・−の有効受光面」を拡大
することができ、しかもpn接合(至)が拡散ではなく
シリコン膜01)、(イ)のCVD法による積層により
形成されるため、フォトセンサ(ハ)の入射側のシリコ
ン膜に)の光吸収係数を低減することが可能となり、フ
ォトセンサO→の高感度化J6よび微細化を図ることが
でき、高精度の古体撮像素子等の製造V(、’i@する
という利点を有し、その効果は非常に顕著である。
方法によると、スルーホール(1)の形成工程を簡略化
することができるとともに、pn接合(至)領域を最大
限まで拡大してフォトセンサ・−の有効受光面」を拡大
することができ、しかもpn接合(至)が拡散ではなく
シリコン膜01)、(イ)のCVD法による積層により
形成されるため、フォトセンサ(ハ)の入射側のシリコ
ン膜に)の光吸収係数を低減することが可能となり、フ
ォトセンサO→の高感度化J6よび微細化を図ることが
でき、高精度の古体撮像素子等の製造V(、’i@する
という利点を有し、その効果は非常に顕著である。
@1図ta)〜/e)はこの発明の半導体立体回路素子
の製造方法の1実施例の製造工程を示す断面図、@2図
(a)〜(e)は従来の半導体立体回路素子の製造工程
を示す断面図である。 01 、 +神、 <’E・・・単結晶シリコン膜、翰
・・・単結晶スピネル膜、(1)・・・スルーホール、
(ト)・・・pn?3合。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達第 11!1 (G) (b) II品スビト1峡 フq (C) 第 1 図 (d) (e)
の製造方法の1実施例の製造工程を示す断面図、@2図
(a)〜(e)は従来の半導体立体回路素子の製造工程
を示す断面図である。 01 、 +神、 <’E・・・単結晶シリコン膜、翰
・・・単結晶スピネル膜、(1)・・・スルーホール、
(ト)・・・pn?3合。 特許出願人 工業技術院長 等々力 達第 11!1 (G) (b) II品スビト1峡 フq (C) 第 1 図 (d) (e)
Claims (1)
- 1 単結晶半導体膜および単結晶絶縁膜を順次積層して
半導体立体回路素子を製造する半導体立体回路素子の製
造方法において、前記単結晶絶縁膜にスルーホールを形
成する工程と、前記単結晶絶縁膜上および前記スルーホ
ール内にp形またはn形の第1の単結晶半導体膜を形成
する工程と、前記第1の単結晶半導体膜上にn形または
p形の第2の単結晶半導体膜を積層してpn接合を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体立体回路素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174058A JPS6235550A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 半導体立体回路素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174058A JPS6235550A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 半導体立体回路素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235550A true JPS6235550A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH0519988B2 JPH0519988B2 (ja) | 1993-03-18 |
Family
ID=15971881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174058A Granted JPS6235550A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 半導体立体回路素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235550A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5328384A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-16 | Fujitsu Ltd | Production method of semiconductor device |
| JPS5338278A (en) * | 1976-09-20 | 1978-04-08 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPS5342689A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPS5812481A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-24 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60174058A patent/JPS6235550A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5328384A (en) * | 1976-08-27 | 1978-03-16 | Fujitsu Ltd | Production method of semiconductor device |
| JPS5338278A (en) * | 1976-09-20 | 1978-04-08 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPS5342689A (en) * | 1976-09-30 | 1978-04-18 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPS5812481A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-24 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0519988B2 (ja) | 1993-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |