JPS63239864A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS63239864A JPS63239864A JP61284759A JP28475986A JPS63239864A JP S63239864 A JPS63239864 A JP S63239864A JP 61284759 A JP61284759 A JP 61284759A JP 28475986 A JP28475986 A JP 28475986A JP S63239864 A JPS63239864 A JP S63239864A
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- semiconductor
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/153—Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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
本発明は、高密度化に対応する信号伝送領域を利用した
半導体装置およびその製造方法に関する。
半導体装置およびその製造方法に関する。
従来の技術
信号伝送線を利用した従来の半導体装置の代表的なもの
として、MOS型撮像装置がある〔参考文献: P、に
、 Weimer 、 rイメージ センサーフォア
ソリッド ステート カメラズ」アドバンシズ イン
エレクトロニクス アンド エレクト077、(ジソク
ス(”Image 5ensors forSolid
5tate Cameras’、Advances
1nElectronics and ElecLto
n Physics)、vol。
として、MOS型撮像装置がある〔参考文献: P、に
、 Weimer 、 rイメージ センサーフォア
ソリッド ステート カメラズ」アドバンシズ イン
エレクトロニクス アンド エレクト077、(ジソク
ス(”Image 5ensors forSolid
5tate Cameras’、Advances
1nElectronics and ElecLto
n Physics)、vol。
37、P、181〜2s2,1s7sl。MOS型撮像
装置は、第9図に示す様にフォトダイオード901と垂
直信号伝送線902、垂直スイッチMO3)ランジスタ
9o3、垂直ゲート線904から々る受光部906、お
よび垂直走査回路906、水平走査回路907、水平M
OSスイッチトランジスタ908、水平信号伝送線90
9などで構成される。第9図の1画素部分910の断面
構造を第10−図に示す。p基板1001表面に形成さ
れたソースのn+ 領域1002がフォトダイオード9
01を構成し、ドレインのn 領域10Q3は、垂直信
号伝送線902とコンタクトしている。第9図の垂直ゲ
ート線904の断面部分は第10図のゲート電極100
4として、絶縁層10o6の上に形成されている。
装置は、第9図に示す様にフォトダイオード901と垂
直信号伝送線902、垂直スイッチMO3)ランジスタ
9o3、垂直ゲート線904から々る受光部906、お
よび垂直走査回路906、水平走査回路907、水平M
OSスイッチトランジスタ908、水平信号伝送線90
9などで構成される。第9図の1画素部分910の断面
構造を第10−図に示す。p基板1001表面に形成さ
れたソースのn+ 領域1002がフォトダイオード9
01を構成し、ドレインのn 領域10Q3は、垂直信
号伝送線902とコンタクトしている。第9図の垂直ゲ
ート線904の断面部分は第10図のゲート電極100
4として、絶縁層10o6の上に形成されている。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記の様な構成では、撮像装置の基本性
能である感度、解像度、雑音特性を同時に向上するのは
容易ではない〇 第11図は、半導体技術の先導的役割を果たしているM
OSダイナミックRAM(以下、DRAMと表記する。
能である感度、解像度、雑音特性を同時に向上するのは
容易ではない〇 第11図は、半導体技術の先導的役割を果たしているM
OSダイナミックRAM(以下、DRAMと表記する。
)の容量に対する線幅、チップ面積。
セル面積の推移及び、CCD型撮像装置との対応を示し
たものである。第11図から分かる事は、CCD撮像装
置のチップ面積に対応する微細加工技術の進展度合が大
きく、例えば−インチ受光部分(面積)は4Mb DR
AM のチップ面積に相当し、4Mb DRAM のセ
ル面積を画素面積と考えるならば、5インチCCD撮像
装置の画素数は、2000X2000(個)まで可能で
ある事が分かる。
たものである。第11図から分かる事は、CCD撮像装
置のチップ面積に対応する微細加工技術の進展度合が大
きく、例えば−インチ受光部分(面積)は4Mb DR
AM のチップ面積に相当し、4Mb DRAM のセ
ル面積を画素面積と考えるならば、5インチCCD撮像
装置の画素数は、2000X2000(個)まで可能で
ある事が分かる。
これは、MOS型撮像装置にもあてはまる0ところで撮
像装置の感度は開口率(すなわち、フォトダイオード9
01の総面積の受光部905に対する面積占有割合)に
依存し、解像度は画素数に依存するから、微細化技術の
進展と共に、両者の兼ね合いを計りながら改善すること
は可能である。
像装置の感度は開口率(すなわち、フォトダイオード9
01の総面積の受光部905に対する面積占有割合)に
依存し、解像度は画素数に依存するから、微細化技術の
進展と共に、両者の兼ね合いを計りながら改善すること
は可能である。
一方雑音は、垂直信号伝送線902の容量CVおよび、
水平スイッチMO5)ランジスタのオン抵抗R(ここで
Rはドレインのn+領域1003と垂直信号伝送線90
2とのコンタクト抵抗も含む・)により、雑音有効電荷
QN2 を求めると、oN2 =÷e kTCarat
an (ωRcV)■ となり、微細化と共に、Cvは減少するが、Rが増大す
るので、改善効果が抑えられる。
水平スイッチMO5)ランジスタのオン抵抗R(ここで
Rはドレインのn+領域1003と垂直信号伝送線90
2とのコンタクト抵抗も含む・)により、雑音有効電荷
QN2 を求めると、oN2 =÷e kTCarat
an (ωRcV)■ となり、微細化と共に、Cvは減少するが、Rが増大す
るので、改善効果が抑えられる。
更に、垂直信号伝送線902とドレインのn+領域10
o3とは“金属−半導体接触″であるが。
o3とは“金属−半導体接触″であるが。
一般には“抵抗性(オーミック)接触1とならず、順方
向特性がp −n接合に比べて劣化するという問題点が
微細化と共によシ顕著になり雑音発生源となる。
向特性がp −n接合に比べて劣化するという問題点が
微細化と共によシ顕著になり雑音発生源となる。
しかも、実際の“金属−半導体接触″は、半導体の表面
準位によってバンド構造が大きく変化するので、通常行
なわれるn+領域1003の濃度を高くするという対策
だけでは制御し切れない。
準位によってバンド構造が大きく変化するので、通常行
なわれるn+領域1003の濃度を高くするという対策
だけでは制御し切れない。
又、垂直信号伝送線902の材料として通常用いられる
Alは、熱処理の過程でシリコンと反応し、欠陥の原因
となるピットを発生する他、素子の動作温度でもSiと
Al 間で大量の相互拡散が生じる゛低温界面反応′
の為、金属−半導体界面が劣化するという問題も現状で
は未解決でありしかも微細化と共に顕著となり、雑音発
生源となる。
Alは、熱処理の過程でシリコンと反応し、欠陥の原因
となるピットを発生する他、素子の動作温度でもSiと
Al 間で大量の相互拡散が生じる゛低温界面反応′
の為、金属−半導体界面が劣化するという問題も現状で
は未解決でありしかも微細化と共に顕著となり、雑音発
生源となる。
本発明は、上記考察から、微細化技術の進展に伴ない感
度、解像度の向上と同時に、雑音の低減を可能とするM
O8型固体撮像装置の提供を目的とする。
度、解像度の向上と同時に、雑音の低減を可能とするM
O8型固体撮像装置の提供を目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は、半導体層に形成された一方向に長い凹部表面
の絶縁膜上にゲート電極を設け、主動作状態で前記凹部
周辺の半導体層が完全空乏状態となり、この完全空乏状
態の半導体層中に固定電荷を蓄積したものを信号伝送領
域とする半導体装置及びその製造方法である。
の絶縁膜上にゲート電極を設け、主動作状態で前記凹部
周辺の半導体層が完全空乏状態となり、この完全空乏状
態の半導体層中に固定電荷を蓄積したものを信号伝送領
域とする半導体装置及びその製造方法である。
作 用
本発明は前記した構成により、MO5型撮像装置の問題
点である金属−半導体接触がなくなり、信号電荷も半導
体中のみ移動するので、微細化に伴なうHの増大を抑え
る事が可能となるだめ、感度、解像度の向上と共に雑音
の低減も可能となる。
点である金属−半導体接触がなくなり、信号電荷も半導
体中のみ移動するので、微細化に伴なうHの増大を抑え
る事が可能となるだめ、感度、解像度の向上と共に雑音
の低減も可能となる。
実施例
第1図は、本発明の第1の実施例における半導体装置の
構造図を示すもので、同図(a)は平面図、同図Φ)は
同図(−)のB−B’断面図、同図(C)は同図(a)
のC−C’断面図、同図(d)は同図(a)のD−ゴ断
面図、同図(e) 、 (f) 、 (q)は同図0)
)のA−A’断面に沿ったエネルギーバンド図、同図(
h)は本実施例を一部変更した場合の同図(a)のB
−B’断面図である。
構造図を示すもので、同図(a)は平面図、同図Φ)は
同図(−)のB−B’断面図、同図(C)は同図(a)
のC−C’断面図、同図(d)は同図(a)のD−ゴ断
面図、同図(e) 、 (f) 、 (q)は同図0)
)のA−A’断面に沿ったエネルギーバンド図、同図(
h)は本実施例を一部変更した場合の同図(a)のB
−B’断面図である。
第1図において、高抵抗のシリコンp形半導体基板10
1表面からほぼ垂直に幅W、深さHの凹部を一方向に長
く形成し、絶縁膜102、ポリシリコンゲート電極10
3を形成する0点線で囲まれた領域104は、主動作状
態で現われる電荷空乏領域で、第1図(θ)のエネルギ
ーバンド図が対応し、第1図(f)の領域105に示す
様に、電子を蓄積して信号伝送線となる。又、ポリシリ
コンに印加する電圧が大きい場合は、第1図(q)の領
域106に示す様に、逆転層が形成され、電子が多数存
在する。
1表面からほぼ垂直に幅W、深さHの凹部を一方向に長
く形成し、絶縁膜102、ポリシリコンゲート電極10
3を形成する0点線で囲まれた領域104は、主動作状
態で現われる電荷空乏領域で、第1図(θ)のエネルギ
ーバンド図が対応し、第1図(f)の領域105に示す
様に、電子を蓄積して信号伝送線となる。又、ポリシリ
コンに印加する電圧が大きい場合は、第1図(q)の領
域106に示す様に、逆転層が形成され、電子が多数存
在する。
第1図(h)は、チャネルストップのp+領域107を
形成するもので、領域108,109という2個の空乏
領域が利用できる(p+領域107のかわりに、厚い絶
縁膜を該当部分に形成してもよい。)。
形成するもので、領域108,109という2個の空乏
領域が利用できる(p+領域107のかわりに、厚い絶
縁膜を該当部分に形成してもよい。)。
以上の様に構成された本実施例の半導体装置について、
以下その動作を説明する。ポリシリコン103にゲート
電圧VG ) O(n形基板ならVG<Oンを印加する
と、空乏層幅Xdはで表わされ、vGと共にvSも増加
するので、xdも増加する。なお、VGが閾値電圧VT
に等しくなると、第1図(q)の逆転層が現われるため
、xdは一定値”amax に収束する・ 半導体内部及び表面のボテンシャルをφ8.φbとする
と、Vs=φ8−φbであり、”dmax の時には
vs=−2φbなので (1)式のxdに対応する空乏層容量C8Cは、となる
。
以下その動作を説明する。ポリシリコン103にゲート
電圧VG ) O(n形基板ならVG<Oンを印加する
と、空乏層幅Xdはで表わされ、vGと共にvSも増加
するので、xdも増加する。なお、VGが閾値電圧VT
に等しくなると、第1図(q)の逆転層が現われるため
、xdは一定値”amax に収束する・ 半導体内部及び表面のボテンシャルをφ8.φbとする
と、Vs=φ8−φbであり、”dmax の時には
vs=−2φbなので (1)式のxdに対応する空乏層容量C8Cは、となる
。
この空乏層に、一定電向Q0を蓄積すれば、金属の信号
伝送線と同様に、電位変動を、空乏層に蓄積された電子
を介して離れた所に伝える事ができる。金属の信号伝送
線との差異は、金属−半導体界面を通して電子の移動は
ないので、雑音の発生がなく、汚染にも強い。
伝送線と同様に、電位変動を、空乏層に蓄積された電子
を介して離れた所に伝える事ができる。金属の信号伝送
線との差異は、金属−半導体界面を通して電子の移動は
ないので、雑音の発生がなく、汚染にも強い。
以上の様に、本実施例によれば、高抵抗半導体層に形成
された一方向に長い凹部表面に、絶縁膜を隔てて、ゲー
ト電極を設け、電圧vGを印加することにより、半導体
層の凹部表面に空乏層を形成し、しかもその空乏層内に
電子を蓄積することにより、信号伝送線として用いる事
が可能になる。
された一方向に長い凹部表面に、絶縁膜を隔てて、ゲー
ト電極を設け、電圧vGを印加することにより、半導体
層の凹部表面に空乏層を形成し、しかもその空乏層内に
電子を蓄積することにより、信号伝送線として用いる事
が可能になる。
信号伝送線のダイナミックレンジは凹部の深さHに依存
し、凹部の幅WはaMb−MO9DRAM相当のプロセ
スを用いれば0.8μmとなり、金属の信号伝送線に比
べて、コンタクト不用2表面段差を生じないなど、プロ
セスの平坦化、信頼性向上に役立つ。
し、凹部の幅WはaMb−MO9DRAM相当のプロセ
スを用いれば0.8μmとなり、金属の信号伝送線に比
べて、コンタクト不用2表面段差を生じないなど、プロ
セスの平坦化、信頼性向上に役立つ。
第2図は、本発明の第2の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図中)は同図(a
)のB−B/断面図、同図(C)は同図(a)のC−C
’断面図、同図(d)は同図(−)のD−α断面図、同
図(e)。
示すもので、同図(a)は平面図、同図中)は同図(a
)のB−B/断面図、同図(C)は同図(a)のC−C
’断面図、同図(d)は同図(−)のD−α断面図、同
図(e)。
(g 、 (q)は、同図中)のA −A/断面に沿っ
たエネルギーバンド図である。
たエネルギーバンド図である。
第2図において、p基板201上の高抵抗n形半導体2
02表面からほぼ垂直に幅W、高さHの凹部を一方向に
長く形成(この時p基板201に凹部の底が到達しても
よい。)し、絶縁2031、l−’ IJシリコンゲー
ト電極204を形成する。なお、凹部直下にはチャネル
ストップのp+領域205が形成され、点線で囲まれた
206.207は、埋込みチャネ、ルであり、ここに電
子が蓄積されて信号伝送線となる。
02表面からほぼ垂直に幅W、高さHの凹部を一方向に
長く形成(この時p基板201に凹部の底が到達しても
よい。)し、絶縁2031、l−’ IJシリコンゲー
ト電極204を形成する。なお、凹部直下にはチャネル
ストップのp+領域205が形成され、点線で囲まれた
206.207は、埋込みチャネ、ルであり、ここに電
子が蓄積されて信号伝送線となる。
以上の様に構成された本実施例の動作を説明する。ポリ
シリコン204の印加電圧■Gに対して空乏層幅Xaは t。
シリコン204の印加電圧■Gに対して空乏層幅Xaは t。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)一
方、n領域202とp基板201のpn接合によりn領
域202内にも空乏層!d′が発生する。
方、n領域202とp基板201のpn接合によりn領
域202内にも空乏層!d′が発生する。
但し、φ。:n領域202とp基板201との界面での
ポテンシャルとxd′での ポテンシャルとの差、 xdとxd′の存在により、第2図(e)の様子エネル
ギーバンド図が形成され、領域Mに電子の蓄積が可能に
なる。第2図(、)はoくvG<vFBに相当し、第2
図(f)は0(vGくvFB に相当する。領域Mに電
子が蓄積された状態を第2図(q)に示す。
。
ポテンシャルとxd′での ポテンシャルとの差、 xdとxd′の存在により、第2図(e)の様子エネル
ギーバンド図が形成され、領域Mに電子の蓄積が可能に
なる。第2図(、)はoくvG<vFBに相当し、第2
図(f)は0(vGくvFB に相当する。領域Mに電
子が蓄積された状態を第2図(q)に示す。
。
以上の様に、本実施例によれば、高抵抗の半導体層をn
形とすることで、埋込みチャネル形の信号伝送線が形成
され、凹部表面の結晶欠陥等の影響を避ける事が出来、
雑音の低減により有利となる。
形とすることで、埋込みチャネル形の信号伝送線が形成
され、凹部表面の結晶欠陥等の影響を避ける事が出来、
雑音の低減により有利となる。
第3図は本発明の第3の実施例の半導体装置の構造を示
すもので、同図(、)は平面図、同図(b)は同図(、
)のB−B’断面図、同図(C)は同図(−)のC−σ
断面図、同図(d)は同図(a)のD−α断面図である
。
すもので、同図(、)は平面図、同図(b)は同図(、
)のB−B’断面図、同図(C)は同図(−)のC−σ
断面図、同図(d)は同図(a)のD−α断面図である
。
第3図において、p基板301表面からほぼ垂直に幅W
、深さHの凹部を一方向に長く形成し、高抵抗のn形半
導体領域302を凹部周辺に形成後、チャネルストップ
のp 領域303を形成する。その後、絶縁膜304、
ポリシリコンゲート電極305を形成する。点線で囲ま
れた306゜307は埋込みチャネルであり、ここに電
子が蓄積されて信号伝送線となる。
、深さHの凹部を一方向に長く形成し、高抵抗のn形半
導体領域302を凹部周辺に形成後、チャネルストップ
のp 領域303を形成する。その後、絶縁膜304、
ポリシリコンゲート電極305を形成する。点線で囲ま
れた306゜307は埋込みチャネルであり、ここに電
子が蓄積されて信号伝送線となる。
第2の実施例と本実施例の差は、高抵抗のn影領域の形
成方法であり、用途・プロセスに応じて使い分ける事が
できる。
成方法であり、用途・プロセスに応じて使い分ける事が
できる。
第4図は、本発明の第4の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
−)のB−B’断面図、同図(C)は同図(、)のC−
C’断面図、同図(d)は同図(、)のp−α断面図、
同図(e)は本実施例を一部変更した場合の同図(a)
のB−B’断面図、同図(f)は同図(−)のE −F
’断面図である。
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
−)のB−B’断面図、同図(C)は同図(、)のC−
C’断面図、同図(d)は同図(、)のp−α断面図、
同図(e)は本実施例を一部変更した場合の同図(a)
のB−B’断面図、同図(f)は同図(−)のE −F
’断面図である。
第4図において、p基板401表面からほぼ垂直に幅W
、高さHの凹部を一方向に長く形成し、高抵抗のn領域
402を凹部周辺に形成後、第1のチャネルストップの
p+領域403を形成する。
、高さHの凹部を一方向に長く形成し、高抵抗のn領域
402を凹部周辺に形成後、第1のチャネルストップの
p+領域403を形成する。
一方、p基板401表面には、光電変換領域としてpn
接合フォトダイオードを構成するためのn+領域404
を形成する。その後、絶縁膜405、第1のポリシリコ
ンゲート電極406、絶縁膜407、第2のポリシリコ
ンゲート電極408を形成する。p+領域409は光電
変換領域の画素分離用チャネルストップである。
接合フォトダイオードを構成するためのn+領域404
を形成する。その後、絶縁膜405、第1のポリシリコ
ンゲート電極406、絶縁膜407、第2のポリシリコ
ンゲート電極408を形成する。p+領域409は光電
変換領域の画素分離用チャネルストップである。
なお、第4図(e) 、 (f)に示す様に、面積wX
v、深さbの凹部を形成してから、n+領域410を形
成して光電変換領域としてもよい。
v、深さbの凹部を形成してから、n+領域410を形
成して光電変換領域としてもよい。
以上の様に構成された本実施例の半導体装置の動作説明
をする。第2のポリシリコンゲート電極408に読出し
パルスが印加されると、フォトダイオードのn+領域4
04から、信号電荷がn領域402へ移動する。n領域
402は第1のポリシリコンゲート電極によって空乏化
し、かつ電子が蓄積されて信号伝送線となっているので
、凹部長手方向で遠方の検出部に電位変動を伝送する事
が金属の信号伝送線の場合と同様に可能である0以上の
様に、本実施例によれば、微細化の進展と共に金属の信
号伝送線を利用する場合に不可欠のコンタクトが不要と
なり、しかも、半導体内部に等制約な信号伝送線を形成
するので、平坦化プロセスも容易に実現でき、信頼性が
向上する。
をする。第2のポリシリコンゲート電極408に読出し
パルスが印加されると、フォトダイオードのn+領域4
04から、信号電荷がn領域402へ移動する。n領域
402は第1のポリシリコンゲート電極によって空乏化
し、かつ電子が蓄積されて信号伝送線となっているので
、凹部長手方向で遠方の検出部に電位変動を伝送する事
が金属の信号伝送線の場合と同様に可能である0以上の
様に、本実施例によれば、微細化の進展と共に金属の信
号伝送線を利用する場合に不可欠のコンタクトが不要と
なり、しかも、半導体内部に等制約な信号伝送線を形成
するので、平坦化プロセスも容易に実現でき、信頼性が
向上する。
第5図は、本発明の第6の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
a)のB−B/断面図、同図(C)は同図(a)のC−
C’断面図、同図((1)は同図(a)のD−D’断面
図、同図(e)は同図(a)のE−E’断面図、同図(
f)はシリコン単結晶の部分を示す実体図、同図(cr
)はシリコン多結晶の部分を示す実体図である。
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
a)のB−B/断面図、同図(C)は同図(a)のC−
C’断面図、同図((1)は同図(a)のD−D’断面
図、同図(e)は同図(a)のE−E’断面図、同図(
f)はシリコン単結晶の部分を示す実体図、同図(cr
)はシリコン多結晶の部分を示す実体図である。
第6図において、p基板501上に高抵抗のn領域50
2、p領域603(これは読出しゲート領域を構成する
。)、n+領域504を形成し、n+領域504表面か
らほぼ垂直に、幅W、深さHの凹部を一方向に長く形成
するOなお、凹部直下にチャネルストップのp 領域5
05を形成する。凹部に絶縁膜606を形成したあと、
第1のポリシリコンゲート電極507(これは信号伝送
線を形成する。)、絶縁膜を隔てて、第2のポリシリコ
ンゲート電極5o8(これは読出しゲート領域を構成す
る。)を形成する。
2、p領域603(これは読出しゲート領域を構成する
。)、n+領域504を形成し、n+領域504表面か
らほぼ垂直に、幅W、深さHの凹部を一方向に長く形成
するOなお、凹部直下にチャネルストップのp 領域5
05を形成する。凹部に絶縁膜606を形成したあと、
第1のポリシリコンゲート電極507(これは信号伝送
線を形成する。)、絶縁膜を隔てて、第2のポリシリコ
ンゲート電極5o8(これは読出しゲート領域を構成す
る。)を形成する。
本実施例の動作は第4の実施例を2次元化したものと考
えればよい。本実施例と第4の実施例との差は、本実施
例の読出しゲート領域が凹部側壁下に形成されるため、
一層、高密度化が可能になる。しかもプロセスはかえっ
て簡略になっている。
えればよい。本実施例と第4の実施例との差は、本実施
例の読出しゲート領域が凹部側壁下に形成されるため、
一層、高密度化が可能になる。しかもプロセスはかえっ
て簡略になっている。
第6図は、第5図に示した第5の実施例の半導体装置の
製造方法を示すものである。
製造方法を示すものである。
■ 第6図(a)に示す様に、p基板501上に高抵抗
のn領域502(不純物密度N(10cm )を気相
成長などにより形成し、続いて、p領域so 3 (1
015<N<101勺、n+領域504(10<N<1
019)を拡散又は気相成長あるいはイオン注入等によ
り形成する。なお、n+領域504を先に形成した後、
イオン注入によりp領域503を形成してもよい。
のn領域502(不純物密度N(10cm )を気相
成長などにより形成し、続いて、p領域so 3 (1
015<N<101勺、n+領域504(10<N<1
019)を拡散又は気相成長あるいはイオン注入等によ
り形成する。なお、n+領域504を先に形成した後、
イオン注入によりp領域503を形成してもよい。
■ 第6図(b)に示す様に、n+領域5040表面に
601の酸化膜(厚さt〜1000人)と602の窒化
膜(1000人くtく2ooO人)を熱酸化及びCVD
法により形成する。
601の酸化膜(厚さt〜1000人)と602の窒化
膜(1000人くtく2ooO人)を熱酸化及びCVD
法により形成する。
■ 第6図(C)に示す様に、603のホトレジスト膜
を通常のホ) IJソゲラフ技術により形成するO ■ 第6図(d)に示す様に、プラズマエッチ、スパッ
タエッチ、ケミカルエッチなどにより602の窒化膜、
601の酸化膜、次いで、604のn+領領域503の
p領域、602のn領域を方向性エッチにより主表面と
壁面がほぼ垂直になる様に除去する。又、方向性エッチ
の手段としてはアルカリエッチ又は、プラズマエッチな
どにより行なう。
を通常のホ) IJソゲラフ技術により形成するO ■ 第6図(d)に示す様に、プラズマエッチ、スパッ
タエッチ、ケミカルエッチなどにより602の窒化膜、
601の酸化膜、次いで、604のn+領領域503の
p領域、602のn領域を方向性エッチにより主表面と
壁面がほぼ垂直になる様に除去する。又、方向性エッチ
の手段としてはアルカリエッチ又は、プラズマエッチな
どにより行なう。
■ 第6図(8)に示す様に、同図(d)で切り込んだ
領域に604の酸化膜を熱酸化などにより形成する。
領域に604の酸化膜を熱酸化などにより形成する。
■ 第6図(f)に示す様に、605のホトレジストを
通常のホ) IJングラフ技術により形成した後、■の
工程で述べた指向性エッチで切り込み部分の底部の60
4の酸化膜を除去する。
通常のホ) IJングラフ技術により形成した後、■の
工程で述べた指向性エッチで切り込み部分の底部の60
4の酸化膜を除去する。
■ 第6図(q−1)に示す様に、606のホトレジス
トを除去した後、■の工程で、804の酸化膜を除去し
た領域に606のp+領領域N〉10 crn )を
拡散あるいはイオン注入により形成する。この後、熱酸
化などにより、604′の酸化膜を形成する。
トを除去した後、■の工程で、804の酸化膜を除去し
た領域に606のp+領領域N〉10 crn )を
拡散あるいはイオン注入により形成する。この後、熱酸
化などにより、604′の酸化膜を形成する。
この時第6図(q−1)のG−G’断面図を第6図(q
−2)である。
−2)である。
■ 第6図(h)に示す様に、607のホトレジスト膜
を通常のホトリングラフ技術により形成する0 ■ 第6図(i)に示す様に、■の工程を用いて、n領
域502の途中まで方向性エッチで主表面と壁面がほぼ
垂直になる様に除去する。
を通常のホトリングラフ技術により形成する0 ■ 第6図(i)に示す様に、■の工程を用いて、n領
域502の途中まで方向性エッチで主表面と壁面がほぼ
垂直になる様に除去する。
■ 第6図(i−1)に示す様に同図(i)で切り込ん
だ領域に608の酸化膜を熱酸化などにより形成する。
だ領域に608の酸化膜を熱酸化などにより形成する。
第6図(j−1)のJ−J’断面図を第6図N−2)に
示す。
示す。
■ 第6図(1c)に示すように、第1のポリシリコン
ロ09を切り込み部分に埋め込む。これは、例えばポリ
イミドなどを全面塗布後、ホトレジストを形成し、パタ
ーン出しして後、第1のポリシリコンロ09を埋め込む
部分のポリイミドをエッチしたのち、スパッタ又はCV
Dで第1のポリシリコンロ09を埋め込むとよい。
ロ09を切り込み部分に埋め込む。これは、例えばポリ
イミドなどを全面塗布後、ホトレジストを形成し、パタ
ーン出しして後、第1のポリシリコンロ09を埋め込む
部分のポリイミドをエッチしたのち、スパッタ又はCV
Dで第1のポリシリコンロ09を埋め込むとよい。
■ 第6図(1)に示す様に、熱酸化などにより酸化膜
610を形成する。
610を形成する。
■ 第6図(m−1)に示す様に、■の工程を用いて、
第2のポリシリコンロ11を残りの切り込み部分に埋め
込む0同図(m−2)は(m−1)のM−M’断面であ
る。
第2のポリシリコンロ11を残りの切り込み部分に埋め
込む0同図(m−2)は(m−1)のM−M’断面であ
る。
0 第6図(−−1)に示す様に、熱酸化などで、酸化
膜612を形成する。同図(n−2)は(n−1)のN
−N断面図である。
膜612を形成する。同図(n−2)は(n−1)のN
−N断面図である。
この後、絶縁物としてポリイミドを全面塗布すれば、第
5図(a)〜(e)に示したMOS型撮像装置が表作で
きる。
5図(a)〜(e)に示したMOS型撮像装置が表作で
きる。
さらに、第6図に示したMOS型撮像装置の光電変換部
として、第7図のS部分に示す様なpin フォトダイ
オードを形成してもよい。
として、第7図のS部分に示す様なpin フォトダイ
オードを形成してもよい。
701はi領域(N (1014cm −’ )、70
2はp+領領域N)10 cm )、703は金属
電極である。
2はp+領領域N)10 cm )、703は金属
電極である。
又、第8図の0部分に示す様なS I T (Stat
icInduction Transistorの略)
フォト−トランジスタを形成する事もできる。801は
ゲートのp+領領域802はソースのn+領領域803
はソース電極、804はゲート電極である0発明の効果 以上、本発明によれば、凹部周辺の空乏領域に電荷を蓄
積して信号伝送線とすることにより、受光部にコンタク
トのない、しかも、表面が平坦な、MO3型撮像素子が
実現でき、歩留まりが向上し、しかも信号電荷である電
子は、界面を横切らず半導体内部を移動するので、低雑
音を実現でき、その実用的効果は大きい◇
icInduction Transistorの略)
フォト−トランジスタを形成する事もできる。801は
ゲートのp+領領域802はソースのn+領領域803
はソース電極、804はゲート電極である0発明の効果 以上、本発明によれば、凹部周辺の空乏領域に電荷を蓄
積して信号伝送線とすることにより、受光部にコンタク
トのない、しかも、表面が平坦な、MO3型撮像素子が
実現でき、歩留まりが向上し、しかも信号電荷である電
子は、界面を横切らず半導体内部を移動するので、低雑
音を実現でき、その実用的効果は大きい◇
第1図は本発明の第1の実施例における半導体装置の構
造図を示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は
同図(a)のB−B/断面図、同図(C)は同図(a)
のC−σ断面図、同図(d)は同図(a)のD−D’断
面図。 同図(e) 、 (f) 、 (q)は同図Φ)のA−
A’断面に沿ったエネルギーバンド図、同図偽)は本実
施例を一部変更した場合の同図(a)のB−B’断面図
、第2図は本発明の第2の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
a)のB−B’断面図、同図(C)は同図(a)のC−
C’断面図、同図(d)は同図(a)のD−D/断面図
、同図(e) 、 (f) 、 ((2)は、同図中)
のA −A’断面に沿ったエネルギーバンド図、第3図
は本発明の第3の実施例の半導体装置の構造を示すもの
で、同図(−)は平面図、同図0))は同図(a)のB
−B’断面図、同図(C)は同図(a)のC−C’断面
図、同図(d)は同図(a)のD−D’断面図、第4図
は本発明の第4の実施例の半導体装置の構造を示すもの
で、同図(a)は平面図、同図ル)は同図(&)のB
−B’断面図、同図(C)は同図(4)のc−c’断面
図、同図(d)は同図(a)のD−D/断面図、同図(
e)は本実施例を一部変更した場合の同図(a)のB−
B’断面図、同図(f)は同図(e)のF−F’断面図
、第6図は本発明の第5の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
a)のB−B’断面図、同図(C〉は同図(a)のC−
C/断面図、同図(d)は同図(a)のD−D/断面図
、同図(e)は同図(a)のE−E’断面図、同図(f
)はシリコン単結晶の部分を示す実体図、同図(q)は
シリコン多結晶の部分を示す実体図、第6図(−)〜(
n−2)は第5の実施例の半導体装置の製造方法の各工
程を説明するための断面図、第7図はppin フォ
トダイオードを有する実施例の断面図、第8図はSIT
フォト・トランジスタを有する実施例の断面図、第9図
は従来のMO3撮像装置の回路図、第10図は第9図の
画素断面図、第11図はDRAMと撮像装置の諸元の対
応を示すグラフである。 101・・・・・・p基板(高抵抗)、102・・・・
・・絶像膜、103・・・・・・ポリシリコンゲート電
極、104・・・・・・電荷空乏領域。 第1図 1θ7 第 2 図 第2図 第3図 CD 30/ 、30 /第4図 第4図 #2 軟 第5図 第6図 第6図 第6図 第6図 減 ・へ、 第7図 第81 、衆l 第9図 築11図 QF?AMgl (ヒラトン 手続補正書(方式) %式% 2発明の名称 半導体装置およびその製造方法 3補正をする者 事件との関係 特 許 出 願
人任 所 大阪府門真市大字門真1006番地名
称 (582)松下電器産業株式会社代表者
谷 井 昭 雄 4代理人 〒571 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 6補正命令の日付 昭和63年4月26日 6補正の対象 ・−図 面
・ゝ゛7゛Rへ 7、補正の内容 図面の第6図(q−2)の符号を別紙の通シ第6図(J
−2)に補正します。(内容に変更なし。 なお第6図(+−1) 、 (k)、(1)についても
変更なし)
造図を示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は
同図(a)のB−B/断面図、同図(C)は同図(a)
のC−σ断面図、同図(d)は同図(a)のD−D’断
面図。 同図(e) 、 (f) 、 (q)は同図Φ)のA−
A’断面に沿ったエネルギーバンド図、同図偽)は本実
施例を一部変更した場合の同図(a)のB−B’断面図
、第2図は本発明の第2の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
a)のB−B’断面図、同図(C)は同図(a)のC−
C’断面図、同図(d)は同図(a)のD−D/断面図
、同図(e) 、 (f) 、 ((2)は、同図中)
のA −A’断面に沿ったエネルギーバンド図、第3図
は本発明の第3の実施例の半導体装置の構造を示すもの
で、同図(−)は平面図、同図0))は同図(a)のB
−B’断面図、同図(C)は同図(a)のC−C’断面
図、同図(d)は同図(a)のD−D’断面図、第4図
は本発明の第4の実施例の半導体装置の構造を示すもの
で、同図(a)は平面図、同図ル)は同図(&)のB
−B’断面図、同図(C)は同図(4)のc−c’断面
図、同図(d)は同図(a)のD−D/断面図、同図(
e)は本実施例を一部変更した場合の同図(a)のB−
B’断面図、同図(f)は同図(e)のF−F’断面図
、第6図は本発明の第5の実施例の半導体装置の構造を
示すもので、同図(a)は平面図、同図(b)は同図(
a)のB−B’断面図、同図(C〉は同図(a)のC−
C/断面図、同図(d)は同図(a)のD−D/断面図
、同図(e)は同図(a)のE−E’断面図、同図(f
)はシリコン単結晶の部分を示す実体図、同図(q)は
シリコン多結晶の部分を示す実体図、第6図(−)〜(
n−2)は第5の実施例の半導体装置の製造方法の各工
程を説明するための断面図、第7図はppin フォ
トダイオードを有する実施例の断面図、第8図はSIT
フォト・トランジスタを有する実施例の断面図、第9図
は従来のMO3撮像装置の回路図、第10図は第9図の
画素断面図、第11図はDRAMと撮像装置の諸元の対
応を示すグラフである。 101・・・・・・p基板(高抵抗)、102・・・・
・・絶像膜、103・・・・・・ポリシリコンゲート電
極、104・・・・・・電荷空乏領域。 第1図 1θ7 第 2 図 第2図 第3図 CD 30/ 、30 /第4図 第4図 #2 軟 第5図 第6図 第6図 第6図 第6図 減 ・へ、 第7図 第81 、衆l 第9図 築11図 QF?AMgl (ヒラトン 手続補正書(方式) %式% 2発明の名称 半導体装置およびその製造方法 3補正をする者 事件との関係 特 許 出 願
人任 所 大阪府門真市大字門真1006番地名
称 (582)松下電器産業株式会社代表者
谷 井 昭 雄 4代理人 〒571 住 所 大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 6補正命令の日付 昭和63年4月26日 6補正の対象 ・−図 面
・ゝ゛7゛Rへ 7、補正の内容 図面の第6図(q−2)の符号を別紙の通シ第6図(J
−2)に補正します。(内容に変更なし。 なお第6図(+−1) 、 (k)、(1)についても
変更なし)
Claims (7)
- (1)高抵抗半導体層に形成された一方向に長い凹部表
面に絶縁膜を隔ててゲート電極を有し、主動作状態で前
記凹部周辺の半導体層に完全空乏状態の電荷伝送領域が
形成される事を特徴とする半導体装置。 - (2)電荷伝送領域に固定電荷を蓄積することにより信
号伝送領域が形成される事を特徴とする特許請求の範囲
第(1)項記載の半導体装置。 - (3)凹部直下の半導体層に、電荷伝送領域に対する阻
止分離領域を形成し、主動作状態で前記凹部側壁下の半
導体層に2個の電荷伝送領域が形成される事を特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の半導体装置。 - (4)高抵抗半導体層表面に複数個の光電変換領域を設
け、前記電荷伝送領域との間に、対応する読出しゲート
領域を設けた事を特徴とする特許請求の範囲第(1)項
記載の半導体装置。 - (5)前記光電変換領域が、第2の凹部を有する事を特
徴とする特許請求の範囲第(4)項記載の半導体装置。 - (6)第1導電型の半導体基板に、第2導電型の高抵抗
半導体層、第1導電型の半導体層、第2導電型の半導体
層を形成する第1の工程と、前記第2導電型の半導体層
表面から前記表面にほぼ垂直で前記高抵抗半導体層が露
出する側面を有する凹部を形成する第2の工程と、前記
凹部表面に絶縁膜を形成する第3の工程と、前記凹部の
前記高抵抗半導体層に対応するゲート電極を形成する第
4の工程を含む半導体装置の製造方法。 - (7)凹部を形成する第2の工程が、高抵抗半導体内部
に達する凹部を形成後、第1導電型の低抵抗領域を形成
する工程を含む事を特徴とする特許請求の範囲第(6)
項記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61284759A JPS63239864A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR1019870013466A KR910001877B1 (ko) | 1986-07-03 | 1987-11-28 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
| US07/628,940 US5083173A (en) | 1986-11-28 | 1990-12-14 | Charge coupled device for a solid state image pick-up device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61284759A JPS63239864A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63239864A true JPS63239864A (ja) | 1988-10-05 |
Family
ID=17682639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61284759A Pending JPS63239864A (ja) | 1986-07-03 | 1986-11-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5083173A (ja) |
| JP (1) | JPS63239864A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5177580A (en) * | 1991-01-22 | 1993-01-05 | Santa Barbara Research Center | Implant guarded mesa having improved detector uniformity |
| JP2825004B2 (ja) * | 1991-02-08 | 1998-11-18 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 側壁電荷結合撮像素子及びその製造方法 |
| US5460997A (en) * | 1995-01-23 | 1995-10-24 | Eastman Kodak Company | Method of making a confined planar charge coupled device with edge aligned implants and interconnected electrodes |
| KR100223915B1 (ko) * | 1996-10-22 | 1999-10-15 | 구본준 | 반도체 소자의 구조 및 제조방법 |
| US6252251B1 (en) * | 1999-06-09 | 2001-06-26 | Lucent Technologies Inc. | Raised photodetector with recessed light responsive region |
| US20150243825A1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-08-27 | Raytheon Company | Simultaneous dual-band detector |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4190851A (en) * | 1975-09-17 | 1980-02-26 | Hughes Aircraft Company | Monolithic extrinsic silicon infrared detectors with charge coupled device readout |
| JPS551136A (en) * | 1978-06-19 | 1980-01-07 | Pioneer Electronic Corp | Charge transfer system |
| JPS55121678A (en) * | 1979-03-14 | 1980-09-18 | Pioneer Electronic Corp | Charge transfer device |
| JPS5919480A (ja) * | 1982-07-26 | 1984-01-31 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS59113661A (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JPS6147662A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-08 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS61289659A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH0715953B2 (ja) * | 1985-08-09 | 1995-02-22 | 株式会社リコー | 書換え可能なメモリ装置とその製造方法 |
| JPS6251254A (ja) * | 1985-08-30 | 1987-03-05 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH0652786B2 (ja) * | 1986-05-13 | 1994-07-06 | 三菱電機株式会社 | 固体撮像素子 |
| US4814848A (en) * | 1986-06-12 | 1989-03-21 | Hitachi, Ltd. | Solid-state imaging device |
| JPS63155759A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | イメ−ジセンサ |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP61284759A patent/JPS63239864A/ja active Pending
-
1990
- 1990-12-14 US US07/628,940 patent/US5083173A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5083173A (en) | 1992-01-21 |
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