JP2517045B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JP2517045B2 JP2517045B2 JP63036654A JP3665488A JP2517045B2 JP 2517045 B2 JP2517045 B2 JP 2517045B2 JP 63036654 A JP63036654 A JP 63036654A JP 3665488 A JP3665488 A JP 3665488A JP 2517045 B2 JP2517045 B2 JP 2517045B2
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- Japan
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- charge
- transfer
- substrate region
- transfer gate
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 固体撮像素子の製造方法のうち、電荷蓄積部における
不純物濃度の調整方法に関し、 キャリアをすべて転送させて残存しないように、電荷
蓄積部のポテンシャル井戸の凹部深さを均一にすること
を目的とし、 受光部と電荷転送部との間に設けられ、両側部にトラ
ンスフアゲート電極、あるいは、バイアス電極を有する
電荷蓄積部において、該電荷蓄積部に形成する蓄積部電
極下部の基板領域に不純物イオンを注入し、該蓄積部電
極下部の基板領域の不純物濃度を電荷転送部側のトラン
スフアゲート電極下部の基板領域の不純物濃度と同等あ
るいは高濃度にする工程が含まれることを特徴とする。
不純物濃度の調整方法に関し、 キャリアをすべて転送させて残存しないように、電荷
蓄積部のポテンシャル井戸の凹部深さを均一にすること
を目的とし、 受光部と電荷転送部との間に設けられ、両側部にトラ
ンスフアゲート電極、あるいは、バイアス電極を有する
電荷蓄積部において、該電荷蓄積部に形成する蓄積部電
極下部の基板領域に不純物イオンを注入し、該蓄積部電
極下部の基板領域の不純物濃度を電荷転送部側のトラン
スフアゲート電極下部の基板領域の不純物濃度と同等あ
るいは高濃度にする工程が含まれることを特徴とする。
本発明は固体撮像素子の製造方法のうち、特に、電荷
蓄積部における不純物濃度の調整方法に関する。
蓄積部における不純物濃度の調整方法に関する。
最近、カメラ分野等に広い用途をもつ光センサとして
CCD撮像素子（固体撮像素子）が開発されており、その
撮像素子の一層の性能向上が要望されている。
CCD撮像素子（固体撮像素子）が開発されており、その
撮像素子の一層の性能向上が要望されている。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕 例えば、ラインセンサ用のCCD（Charge Coupled Devi
ces）撮像素子は通常、受光部と電荷蓄積部と電荷転送
部との３つの機能をもつており、受光部（フォトダイオ
ード）は入射光をキャリア（電荷）に変換する部分、電
荷蓄積部はそのキャリアを一定量蓄積する部分、電荷転
送部は配列された電極の電位を順次に変えて転送するシ
フトレジスタ部分である。第３図はラインセンサの構成
図を示しており、１は受光部,2は電荷蓄積部,3は電荷転
送部,4は出力部である。
ces）撮像素子は通常、受光部と電荷蓄積部と電荷転送
部との３つの機能をもつており、受光部（フォトダイオ
ード）は入射光をキャリア（電荷）に変換する部分、電
荷蓄積部はそのキャリアを一定量蓄積する部分、電荷転
送部は配列された電極の電位を順次に変えて転送するシ
フトレジスタ部分である。第３図はラインセンサの構成
図を示しており、１は受光部,2は電荷蓄積部,3は電荷転
送部,4は出力部である。
第４図はこのようなCCD撮像素子の断面図と従来のポ
テンシャル図を示しており、第４図（ａ）は受光部と電
荷蓄積部からなるフォトセンサを主体に示した断面図
で、10はｐ型シリコン基板,11は受光部（フォトダイオ
ード）,12は電荷蓄積部,13は電荷転送部,21はn+型シリ
コン層,22はｎ型シリコン層,23は蓄積部電極,24は転送
電極,PA,PB,PCはトランスフアゲート電極である。受光
部11で発生したキャリアは電荷蓄積部12に蓄えられ、一
定量に達すると電荷転送部13に転送されるが、その各部
からの転送にはトランスフアゲート電極に電圧を与えて
動作させている。なお、電荷転送部13は紙面に垂直な方
向に複数個配置させているが、図には一部しか示してい
ない。また、トランスフアゲート電極の代わりにバイア
スを印加するバイアス電極を設ける構成も採られる。
テンシャル図を示しており、第４図（ａ）は受光部と電
荷蓄積部からなるフォトセンサを主体に示した断面図
で、10はｐ型シリコン基板,11は受光部（フォトダイオ
ード）,12は電荷蓄積部,13は電荷転送部,21はn+型シリ
コン層,22はｎ型シリコン層,23は蓄積部電極,24は転送
電極,PA,PB,PCはトランスフアゲート電極である。受光
部11で発生したキャリアは電荷蓄積部12に蓄えられ、一
定量に達すると電荷転送部13に転送されるが、その各部
からの転送にはトランスフアゲート電極に電圧を与えて
動作させている。なお、電荷転送部13は紙面に垂直な方
向に複数個配置させているが、図には一部しか示してい
ない。また、トランスフアゲート電極の代わりにバイア
スを印加するバイアス電極を設ける構成も採られる。
第４図（ｂ），（ｃ）は第４図（ａ）の配置位置に対
応したポテンシャル図で、同図（ｂ）は平常状態時のポ
テンシャル図，同図（ｃ）は動作状態時のポテンシャル
図を示している。
応したポテンシャル図で、同図（ｂ）は平常状態時のポ
テンシャル図，同図（ｃ）は動作状態時のポテンシャル
図を示している。
ところで、受光部11から電荷蓄積部12にキャリアを転
送する場合はフォトダイオードの接合部からの転送にな
り、余り問題はない。しかし、電荷蓄積部12から電荷転
送部13へのキャリアの転送には、トランスフアゲート電
極PA下のポテンシャルが充分下がらないために、第４図
（ｃ）に図示しているように、蓄積部電極23の下にキャ
リアが残存して完全に転送されないと云う不具合が生
じ、しかも、多数個設けられた蓄積部電極23下のキャリ
ア残存量が不均一になる欠点がある。
送する場合はフォトダイオードの接合部からの転送にな
り、余り問題はない。しかし、電荷蓄積部12から電荷転
送部13へのキャリアの転送には、トランスフアゲート電
極PA下のポテンシャルが充分下がらないために、第４図
（ｃ）に図示しているように、蓄積部電極23の下にキャ
リアが残存して完全に転送されないと云う不具合が生
じ、しかも、多数個設けられた蓄積部電極23下のキャリ
ア残存量が不均一になる欠点がある。
即ち、CCD撮像素子には多数の電荷蓄積部12が設けら
れているが、その多数の蓄積部電極23下のポテンシャル
井戸の凹部深さにバラツキが生じて、そのために、出力
が不均一になり、SN比が悪くなつて感度が低く、例え
ば、暗所での検知能力が低いと云う問題がある。
れているが、その多数の蓄積部電極23下のポテンシャル
井戸の凹部深さにバラツキが生じて、そのために、出力
が不均一になり、SN比が悪くなつて感度が低く、例え
ば、暗所での検知能力が低いと云う問題がある。
本発明はこのような問題点を除去して、電荷蓄積部の
キャリアをすべて転送させて残存しないように、電荷蓄
積部のポテンシャル井戸の凹部深さを均一にすることを
目的とした固体撮像素子の製造方法を提案するものであ
る。
キャリアをすべて転送させて残存しないように、電荷蓄
積部のポテンシャル井戸の凹部深さを均一にすることを
目的とした固体撮像素子の製造方法を提案するものであ
る。
その目的は、電荷蓄積部に形成する蓄積部電極下部の
基板領域に不純物イオンを注入し、蓄積部電極下部の基
板領域の不純物濃度を電荷転送部側のトランスフアゲー
ト電極下部の基板領域の不純物濃度と同等あるいは高濃
度にする工程が含まれる固体撮像素子の製造方法によつ
て達成される。
基板領域に不純物イオンを注入し、蓄積部電極下部の基
板領域の不純物濃度を電荷転送部側のトランスフアゲー
ト電極下部の基板領域の不純物濃度と同等あるいは高濃
度にする工程が含まれる固体撮像素子の製造方法によつ
て達成される。
即ち、本発明は電荷蓄積部の蓄積部電極の下の基板領
域に不純物イオンを注入し、その不純物濃度を電荷転送
部側のトランスフアゲート電極下部領域の不純物濃度と
同等あるいはやや高濃度にする。
域に不純物イオンを注入し、その不純物濃度を電荷転送
部側のトランスフアゲート電極下部領域の不純物濃度と
同等あるいはやや高濃度にする。
その理由は、トランスフアゲート電極を１回目に形成
し、次に、絶縁膜を介して蓄積部電極を２回目に形成す
るため、その間の熱処理（絶縁膜を生成するための熱処
理など）の際に、表面が露出した蓄積部電極形成部分の
基板領域から不純物が外方拡散する（これを不純物のパ
イルダウンと云う）。しかし、一方のトランスフアゲー
ト電極下の基板領域からは電極に遮蔽されているから、
不純物の外方拡散は少ない。
し、次に、絶縁膜を介して蓄積部電極を２回目に形成す
るため、その間の熱処理（絶縁膜を生成するための熱処
理など）の際に、表面が露出した蓄積部電極形成部分の
基板領域から不純物が外方拡散する（これを不純物のパ
イルダウンと云う）。しかし、一方のトランスフアゲー
ト電極下の基板領域からは電極に遮蔽されているから、
不純物の外方拡散は少ない。
そのために、蓄積部電極形成部分の基板領域はトラン
スフアゲート電極下の基板領域より濃度が低くなる。本
発明ではその蓄積部電極の下の基板領域に不純物を添加
して、むしろトランスフアゲート電極下の基板領域より
やや高濃度にしてポテンシャル井戸の凹部深さを浅く
し、キャリアを転送し易くするものである。
スフアゲート電極下の基板領域より濃度が低くなる。本
発明ではその蓄積部電極の下の基板領域に不純物を添加
して、むしろトランスフアゲート電極下の基板領域より
やや高濃度にしてポテンシャル井戸の凹部深さを浅く
し、キャリアを転送し易くするものである。
以下、図面を参照して実施結果により詳細に説明す
る。
る。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかるCCD撮像素子
の製造方法の工程順断面図を示している。
の製造方法の工程順断面図を示している。
第１図（ａ）参照；まず、ｐ型シリコン基板10にフィ
ールド絶縁膜25を形成し、電荷転送部のｎ型シリコン層
22を形成（このシリコン層22は後工程で形成してもよ
い）した後、ゲート絶縁膜を介してトランスフアゲート
電極PA,PB,PCを設ける。このゲート電極は導電性多結晶
シリコンからなり、化学気相成長（CVD）法で被着し、
フォトプロセスでパターンニングして形成される。ま
た、他の方法として、リフトオフ法によつてゲート電極
を形成しても良い。
ールド絶縁膜25を形成し、電荷転送部のｎ型シリコン層
22を形成（このシリコン層22は後工程で形成してもよ
い）した後、ゲート絶縁膜を介してトランスフアゲート
電極PA,PB,PCを設ける。このゲート電極は導電性多結晶
シリコンからなり、化学気相成長（CVD）法で被着し、
フォトプロセスでパターンニングして形成される。ま
た、他の方法として、リフトオフ法によつてゲート電極
を形成しても良い。
第１図（ｂ）参照；次いで、電荷蓄積部の蓄積部電極
形成部分以外をレジスト膜マスク26で被覆した後、その
蓄積部電極形成部分に硼素（Ｂ）イオンをドーズ量10
10〜11/cm2,エネルギー出力数十KeV程度で注入する。
形成部分以外をレジスト膜マスク26で被覆した後、その
蓄積部電極形成部分に硼素（Ｂ）イオンをドーズ量10
10〜11/cm2,エネルギー出力数十KeV程度で注入する。
第１図（ｃ）参照；次いで、熱酸化してトランスフア
ゲート電極PA,PB,PCの表面に絶縁膜27を生成した後、CV
D法により２回目の導電性多結晶シリコン膜を被着し、
フォトプロセスでパターンニングして、蓄積部電極23,
転送電極24を形成する。なお、図示していないが、転送
電極は交互に重ね合わすため、前記のトランスフアゲー
ト電極と同時に１回目に形成する電極部分もある。
ゲート電極PA,PB,PCの表面に絶縁膜27を生成した後、CV
D法により２回目の導電性多結晶シリコン膜を被着し、
フォトプロセスでパターンニングして、蓄積部電極23,
転送電極24を形成する。なお、図示していないが、転送
電極は交互に重ね合わすため、前記のトランスフアゲー
ト電極と同時に１回目に形成する電極部分もある。
第１図（ｄ）参照；次いで、受光部以外をレジスト膜
マスク28で被覆した後、砒素（As）またはp+型不純物イ
オンを注入し、熱処理してn+型シリコン層21を画定す
る。
マスク28で被覆した後、砒素（As）またはp+型不純物イ
オンを注入し、熱処理してn+型シリコン層21を画定す
る。
このようにして、蓄積部電極23の下に不純物を添加す
れば、トランスフアゲート電極PA下の基板領域の不純物
濃度が1015/cm3（基板抵抗10Ω程度）であるのに対し、
電荷蓄積部の蓄積部電極下の基板領域は1015/cm3と僅か
に高不純物濃度に形成することができ、しかも、蓄積部
電極を形成する前に添加するから蒸発も少なくて、多数
の蓄積部電極下の基板領域の不純物濃度を均一にするこ
とができる。
れば、トランスフアゲート電極PA下の基板領域の不純物
濃度が1015/cm3（基板抵抗10Ω程度）であるのに対し、
電荷蓄積部の蓄積部電極下の基板領域は1015/cm3と僅か
に高不純物濃度に形成することができ、しかも、蓄積部
電極を形成する前に添加するから蒸発も少なくて、多数
の蓄積部電極下の基板領域の不純物濃度を均一にするこ
とができる。
第２図は本発明にかかるCCD撮像素子の断面図とポテ
ンシャル図を示しており、第２図（ａ）は断面図、同図
（ｂ）はその配置位置に対応した動作状態時のポテンシ
ャル図で、図中の記号は前記第４図と同じである。第２
図（ｂ）に示すポテンシャル図は、トランスフアゲート
電極PAを動作させると、蓄積部電極23下のキャリアが残
らずに全部転送電極部に転送されることを図示してお
り、それは蓄積部電極下の基板領域が高不純物濃度にな
つて、蓄積部電極23の下のポテンシャル井戸の底部が上
がり、動作時にトランスフアゲート電極PA下のポテンシ
ャルが蓄積部電極23の下のポテンシャル井戸の底部より
下に下がることになるからである。
ンシャル図を示しており、第２図（ａ）は断面図、同図
（ｂ）はその配置位置に対応した動作状態時のポテンシ
ャル図で、図中の記号は前記第４図と同じである。第２
図（ｂ）に示すポテンシャル図は、トランスフアゲート
電極PAを動作させると、蓄積部電極23下のキャリアが残
らずに全部転送電極部に転送されることを図示してお
り、それは蓄積部電極下の基板領域が高不純物濃度にな
つて、蓄積部電極23の下のポテンシャル井戸の底部が上
がり、動作時にトランスフアゲート電極PA下のポテンシ
ャルが蓄積部電極23の下のポテンシャル井戸の底部より
下に下がることになるからである。
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる固体
撮像素子の製造方法によれば蓄積部電極下の基板領域の
不純物が添加され均一になつて、出力が均一化され、SN
比が改善されて暗所での検出能力が増大する効果が得ら
れるものである。
撮像素子の製造方法によれば蓄積部電極下の基板領域の
不純物が添加され均一になつて、出力が均一化され、SN
比が改善されて暗所での検出能力が増大する効果が得ら
れるものである。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明にかかるCCD撮像素子の
製造方法の工程順断面図、 第２図は本発明にかかるCCD撮像素子の断面図とポテン
シャル図、 第３図はラインセンサの構成図、 第４図はCCD撮像素子の断面図と従来のポテンシャル図
である。 図において、 10はｐ型シリコン基板、 11は受光部（フォトダイオード）、 12は電荷蓄積部、 13は電荷転送部、 21はn+型シリコン層、 22はｎ型シリコン層、 23は蓄積部電極、 24は転送電極、 25はフィールド絶縁膜、 27は絶縁膜、 26,28はレジスト膜マスク、 PA,PB,PCはトランスファゲート電極 を示している。
製造方法の工程順断面図、 第２図は本発明にかかるCCD撮像素子の断面図とポテン
シャル図、 第３図はラインセンサの構成図、 第４図はCCD撮像素子の断面図と従来のポテンシャル図
である。 図において、 10はｐ型シリコン基板、 11は受光部（フォトダイオード）、 12は電荷蓄積部、 13は電荷転送部、 21はn+型シリコン層、 22はｎ型シリコン層、 23は蓄積部電極、 24は転送電極、 25はフィールド絶縁膜、 27は絶縁膜、 26,28はレジスト膜マスク、 PA,PB,PCはトランスファゲート電極 を示している。
Claims (1)
- 【請求項１】受光部と電荷転送部との間に設けられ、両
側部にトランスフアゲート電極、あるいは、バイアス電
極を有する電荷蓄積部において、該電荷蓄積部に設ける
蓄積部電極下部の基板領域に不純物イオンを注入し、該
蓄積部電極下部の基板領域の不純物濃度を電荷転送部側
のトランスフアゲート電極下部の基板領域の不純物濃度
と同等あるいは高濃度にする工程が含まれてなることを
特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036654A JP2517045B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63036654A JP2517045B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01211965A JPH01211965A (ja) | 1989-08-25 |
| JP2517045B2 true JP2517045B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=12475844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63036654A Expired - Lifetime JP2517045B2 (ja) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517045B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002277708A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-25 | Asahi Optical Co Ltd | レンズブロック |
| JP2008277861A (ja) * | 2008-07-15 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 固体撮像装置および電荷転送装置 |
-
1988
- 1988-02-18 JP JP63036654A patent/JP2517045B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01211965A (ja) | 1989-08-25 |
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