JP2970307B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H10F77/334—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers or cold shields for infrared detectors
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10F71/121—The active layers comprising only Group IV materials
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の製造方
法に関し、特に固体撮像装置のセル部の素子分離の形成
方法に関する。
法に関し、特に固体撮像装置のセル部の素子分離の形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5(a)〜(c)および図6(a)〜
(c)は、従来の固体撮像装置の主な製造工程における
セル部の断面図の一例を示したものであり、以下順に各
工程を説明する。まず、N型半導体基板1上にP型ウェ
ル層2を形成する(図5(a))。このP型ウェル層2
の上に約40nmのシリコン酸化膜3、約120nmの
シリコン窒化膜5を順に成長した後、光電変換部及び電
荷転送部となる部分のシリコン窒化膜5を写真食刻法及
びプラズマエッチング法を用いて選択的に除去する(図
5(b))。次に、シリコン酸化膜3、シリコン窒化膜
5をマスクとして写真食刻法により、自己整合的に光電
変換部となるN型領域7及び電荷転送部となるN型領域
8をイオン注入法及び不純物の熱拡散法によりそれぞれ
形成する(図5(c))。
(c)は、従来の固体撮像装置の主な製造工程における
セル部の断面図の一例を示したものであり、以下順に各
工程を説明する。まず、N型半導体基板1上にP型ウェ
ル層2を形成する(図5(a))。このP型ウェル層2
の上に約40nmのシリコン酸化膜3、約120nmの
シリコン窒化膜5を順に成長した後、光電変換部及び電
荷転送部となる部分のシリコン窒化膜5を写真食刻法及
びプラズマエッチング法を用いて選択的に除去する(図
5(b))。次に、シリコン酸化膜3、シリコン窒化膜
5をマスクとして写真食刻法により、自己整合的に光電
変換部となるN型領域7及び電荷転送部となるN型領域
8をイオン注入法及び不純物の熱拡散法によりそれぞれ
形成する(図5(c))。
【0003】次に、シリコン窒化膜5をマスクに熱酸化
を施し、選択的に約300nmの比較的厚いシリコン酸
化膜11を成長させ、シリコン窒化膜5をウエットエッ
チング法により選択的に除去した後、比較的厚いシリコ
ン酸化膜11をマスクにイオン注入法により信号電荷読
みだし部のしきい値制御用のP型領域9を形成した後、
写真食刻法を用いて読みだし部をフォトレジスト6bに
て被覆した後、シリコン酸化膜11とフォトレジスト6
bをマスクにイオン注入法により素子分離部となるP+
型領域10を自己整合的に形成する(図6(a))。次
に、フォトレジスト6bを除去し、シリコン酸化膜3,
11のリフレッシュと熱酸化を施すことによりゲート絶
縁膜12を形成し、更に減圧CVD法、写真食刻法、プ
ラズマエッチング法を用いて光電変換部から電荷転送部
への信号電荷読みだし及び電荷転送を行う多結晶シリコ
ンからなる導電性電極13を形成後、導電性電極13を
マスクにイオン注入法により光電変換部の表面に浅いP
+ 型領域14を形成する(図6(b))。しかる後に、
層間絶縁膜15を配し、層間絶縁膜15にコンタクトホ
ールを開口(図示せず)後、遮光及び配線用の金属膜1
6を形成することにより従来の固体撮像装置が得られる
(図6(c))。
を施し、選択的に約300nmの比較的厚いシリコン酸
化膜11を成長させ、シリコン窒化膜5をウエットエッ
チング法により選択的に除去した後、比較的厚いシリコ
ン酸化膜11をマスクにイオン注入法により信号電荷読
みだし部のしきい値制御用のP型領域9を形成した後、
写真食刻法を用いて読みだし部をフォトレジスト6bに
て被覆した後、シリコン酸化膜11とフォトレジスト6
bをマスクにイオン注入法により素子分離部となるP+
型領域10を自己整合的に形成する(図6(a))。次
に、フォトレジスト6bを除去し、シリコン酸化膜3,
11のリフレッシュと熱酸化を施すことによりゲート絶
縁膜12を形成し、更に減圧CVD法、写真食刻法、プ
ラズマエッチング法を用いて光電変換部から電荷転送部
への信号電荷読みだし及び電荷転送を行う多結晶シリコ
ンからなる導電性電極13を形成後、導電性電極13を
マスクにイオン注入法により光電変換部の表面に浅いP
+ 型領域14を形成する(図6(b))。しかる後に、
層間絶縁膜15を配し、層間絶縁膜15にコンタクトホ
ールを開口(図示せず)後、遮光及び配線用の金属膜1
6を形成することにより従来の固体撮像装置が得られる
(図6(c))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の固体撮
像装置の製造方法では、比較的厚いシリコン酸化膜11
をアクティブ領域上を選択酸化することにより形成し、
フォトレジスト6bとシリコン酸化膜11をマスクとし
てイオン注入法により素子分離部となるP+ 型領域10
を自己整合的に形成しているため、アクティブ領域上を
選択酸化し比較的厚いシリコン酸化膜11を形成する際
に、転位ループによる結晶欠陥の発生及びアクティブ領
域のプロファイル変動の発生が生じ易くなるという欠点
があった。
像装置の製造方法では、比較的厚いシリコン酸化膜11
をアクティブ領域上を選択酸化することにより形成し、
フォトレジスト6bとシリコン酸化膜11をマスクとし
てイオン注入法により素子分離部となるP+ 型領域10
を自己整合的に形成しているため、アクティブ領域上を
選択酸化し比較的厚いシリコン酸化膜11を形成する際
に、転位ループによる結晶欠陥の発生及びアクティブ領
域のプロファイル変動の発生が生じ易くなるという欠点
があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置の
製造方法は、第1導電型半導体層上に第1の絶縁膜及び
第1の半導体膜を順次形成する工程と、前記第1の半導
体膜を写真食刻法により形成したフォトレジストをマス
クに加工し、フォトレジスト端より所望の距離を選択的
に除去する工程と、前記フォトレジストをマスクにイオ
ン注入法により光電変換部となる第2導電型の第2の半
導体領域を形成する工程と、第1導電型の第3の半導体
領域を前記第1の半導体膜と自己整合的に形成する工程
と、写真食刻法により光電変換部から電荷転送部への信
号電荷の読みだし部となる前記第1導電型の第3の半導
体領域の一部を少なくとも被覆し、且つ前記第1の半導
体膜の一端と自己整合的に第3の半導体領域よりも濃度
の高い第1導電型の第4の半導体領域を形成する工程
と、電荷転送部となる第2導電型の第5の半導体領域を
前記第3及び第4の半導体領域と不純物の濃度差により
自己整合的に形成する工程とを有している。なお、第1
の絶縁膜としてはシリコン酸化膜が適している。
製造方法は、第1導電型半導体層上に第1の絶縁膜及び
第1の半導体膜を順次形成する工程と、前記第1の半導
体膜を写真食刻法により形成したフォトレジストをマス
クに加工し、フォトレジスト端より所望の距離を選択的
に除去する工程と、前記フォトレジストをマスクにイオ
ン注入法により光電変換部となる第2導電型の第2の半
導体領域を形成する工程と、第1導電型の第3の半導体
領域を前記第1の半導体膜と自己整合的に形成する工程
と、写真食刻法により光電変換部から電荷転送部への信
号電荷の読みだし部となる前記第1導電型の第3の半導
体領域の一部を少なくとも被覆し、且つ前記第1の半導
体膜の一端と自己整合的に第3の半導体領域よりも濃度
の高い第1導電型の第4の半導体領域を形成する工程
と、電荷転送部となる第2導電型の第5の半導体領域を
前記第3及び第4の半導体領域と不純物の濃度差により
自己整合的に形成する工程とを有している。なお、第1
の絶縁膜としてはシリコン酸化膜が適している。
【0006】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(d)および図2(a)〜(c)は、
本発明の第1の実施例である固体撮像装置の主な製造工
程におけるセル部の断面図の一例を示したものであり、
以下順に各工程を説明する。まず、N型半導体基板1上
にP型ウェル層2を形成する(図1(a))。次に、約
30nmのシリコン酸化膜3、約200nmの多結晶シ
リコン膜4を順に成長した後、写真食刻法により光電変
換部となる領域のパターニングを行い、更に多結晶シリ
コン膜4をフォトレジスト6a端より所望の距離をおい
てウェットエッチング法もしくは等方性プラズマエッチ
ング法にて選択的に除去する(図1(b))。光電変換
部となるN型領域7をフォトレジスト6aをマスクとし
てイオン注入法単独で或いはイオン注入後不純物の熱拡
散により形成し、多結晶シリコン膜4をマスクとして光
電変換部から電荷転送部への信号読みだし部のしきい値
電圧制御用のP型領域9をイオン注入法により形成する
(図1(c))。次に、写真食刻法により信号読みだし
部を少なくとも被覆し、多結晶シリコン膜4端と自己整
合的にイオン注入法により素子分離部となるP+ 型領域
10を形成する(図1(d))。
る。図1(a)〜(d)および図2(a)〜(c)は、
本発明の第1の実施例である固体撮像装置の主な製造工
程におけるセル部の断面図の一例を示したものであり、
以下順に各工程を説明する。まず、N型半導体基板1上
にP型ウェル層2を形成する(図1(a))。次に、約
30nmのシリコン酸化膜3、約200nmの多結晶シ
リコン膜4を順に成長した後、写真食刻法により光電変
換部となる領域のパターニングを行い、更に多結晶シリ
コン膜4をフォトレジスト6a端より所望の距離をおい
てウェットエッチング法もしくは等方性プラズマエッチ
ング法にて選択的に除去する(図1(b))。光電変換
部となるN型領域7をフォトレジスト6aをマスクとし
てイオン注入法単独で或いはイオン注入後不純物の熱拡
散により形成し、多結晶シリコン膜4をマスクとして光
電変換部から電荷転送部への信号読みだし部のしきい値
電圧制御用のP型領域9をイオン注入法により形成する
(図1(c))。次に、写真食刻法により信号読みだし
部を少なくとも被覆し、多結晶シリコン膜4端と自己整
合的にイオン注入法により素子分離部となるP+ 型領域
10を形成する(図1(d))。
【0007】次に、フォトレジスト6、多結晶シリコン
4及びシリコン酸化膜3をウェットエッチング法により
それぞれ選択的に除去した後、電荷転送部となるN型領
域8をイオン注入法を用いて素子分離部となるP+ 型領
域及び信号読みだし部となるP型領域9と不純物の濃度
差により自己整合的に形成する(図2(a))。次に、
熱酸化を施すことによりゲート絶縁膜12を形成し、更
に減圧CVD法、写真食刻法、プラズマエッチング法を
用いて光電変換部から電荷転送部への信号電荷読みだし
及び電荷転送を行う多結晶シリコンからなる導電性電極
13を形成後、導電性電極13をマスクにイオン注入法
により光電変換部の表面に浅いP+ 型領域14を形成す
る(図2(b))。しかる後に、層間絶縁膜15を配
し、層間絶縁膜15にコンタクトホールを開口(図示せ
ず)後、遮光及び配線用の金属膜16を形成することに
より本発明第1の実施例の固体撮像装置が得られる(図
2(c))。
4及びシリコン酸化膜3をウェットエッチング法により
それぞれ選択的に除去した後、電荷転送部となるN型領
域8をイオン注入法を用いて素子分離部となるP+ 型領
域及び信号読みだし部となるP型領域9と不純物の濃度
差により自己整合的に形成する(図2(a))。次に、
熱酸化を施すことによりゲート絶縁膜12を形成し、更
に減圧CVD法、写真食刻法、プラズマエッチング法を
用いて光電変換部から電荷転送部への信号電荷読みだし
及び電荷転送を行う多結晶シリコンからなる導電性電極
13を形成後、導電性電極13をマスクにイオン注入法
により光電変換部の表面に浅いP+ 型領域14を形成す
る(図2(b))。しかる後に、層間絶縁膜15を配
し、層間絶縁膜15にコンタクトホールを開口(図示せ
ず)後、遮光及び配線用の金属膜16を形成することに
より本発明第1の実施例の固体撮像装置が得られる(図
2(c))。
【0008】図3(a)〜(d)および図4(a)〜
(c)は、本発明の第2の実施例である固体撮像装置の
主な製造工程におけるセル部の断面図の一例を示したも
のであり、以下順に各工程を説明する。まず、N型半導
体基板1上にP型ウェル層2を形成する(図3
(a))。次に、約30nmのシリコン酸化膜3を成長
した後、イオン注入法により電荷転送部となるN型領域
8をセル部前面に形成する(図3(b))。次に、シリ
コン酸化膜3上に約200nmの多結晶シリコン膜4を
成長した後写真食刻法により光電変換部となる領域のパ
ターニングを行い、更に多結晶シリコン膜4をフォトレ
ジスト6a端より所望の距離をおいてウエットエッチン
グ法もしくは等方性プラズマエッチング法にて選択的に
除去する(図3(c))。光電変換部となるN型領域7
をフォトレジスト6aをマスクとしてイオン注入法単独
で或いはイオン注入後不純物の熱拡散により形成し、多
結晶シリコン膜4をマスクとして光電変換部から電荷転
送部への信号読みだし部のしきい値電圧制御用のP型領
域9をイオン注入法により形成する(図3(d))。
(c)は、本発明の第2の実施例である固体撮像装置の
主な製造工程におけるセル部の断面図の一例を示したも
のであり、以下順に各工程を説明する。まず、N型半導
体基板1上にP型ウェル層2を形成する(図3
(a))。次に、約30nmのシリコン酸化膜3を成長
した後、イオン注入法により電荷転送部となるN型領域
8をセル部前面に形成する(図3(b))。次に、シリ
コン酸化膜3上に約200nmの多結晶シリコン膜4を
成長した後写真食刻法により光電変換部となる領域のパ
ターニングを行い、更に多結晶シリコン膜4をフォトレ
ジスト6a端より所望の距離をおいてウエットエッチン
グ法もしくは等方性プラズマエッチング法にて選択的に
除去する(図3(c))。光電変換部となるN型領域7
をフォトレジスト6aをマスクとしてイオン注入法単独
で或いはイオン注入後不純物の熱拡散により形成し、多
結晶シリコン膜4をマスクとして光電変換部から電荷転
送部への信号読みだし部のしきい値電圧制御用のP型領
域9をイオン注入法により形成する(図3(d))。
【0009】次に、写真食刻法により信号読みだし部を
少なくとも被覆し、多結晶シリコン膜4端と自己整合的
にイオン注入法により素子分離部となるP+ 型領域10
を形成する(図4(a))。次に、フォトレジスト6、
多結晶シリコン膜4及びシリコン酸化膜3をウェットエ
ッチング法によりそれぞれ選択的に除去した後、熱酸化
を施すことによりゲート絶縁膜12を形成し、更に減圧
CVD法、写真食刻法、プラズマエッチング法を用いて
光電変換部から電荷転送部への信号電荷読みだし及び電
荷転送を行う多結晶シリコンからなる導電性電極13を
形成後、導電性電極13をマスクにイオン注入法により
光電変換部の表面に浅いP+ 型領域14を形成する(図
4(b))。しかる後に、層間絶縁膜15を配し、層間
絶縁膜15にコンタクトホールを開口(図示せず)後、
遮光及び配線用の金属膜16を形成することにより本発
明第2の実施例の固体撮像装置が得られる(図4
(c))。 尚、本発明は、電荷転送手段としてBCC
Dを用いた単層多結晶シリコン電極の固体撮像装置の製
造方法を示したが、SCCDにおいても同様に適用で
き、また2層或いは3層多結晶シリコン電極を有する固
体撮像装置の製造方法においても同様に適用できる。
少なくとも被覆し、多結晶シリコン膜4端と自己整合的
にイオン注入法により素子分離部となるP+ 型領域10
を形成する(図4(a))。次に、フォトレジスト6、
多結晶シリコン膜4及びシリコン酸化膜3をウェットエ
ッチング法によりそれぞれ選択的に除去した後、熱酸化
を施すことによりゲート絶縁膜12を形成し、更に減圧
CVD法、写真食刻法、プラズマエッチング法を用いて
光電変換部から電荷転送部への信号電荷読みだし及び電
荷転送を行う多結晶シリコンからなる導電性電極13を
形成後、導電性電極13をマスクにイオン注入法により
光電変換部の表面に浅いP+ 型領域14を形成する(図
4(b))。しかる後に、層間絶縁膜15を配し、層間
絶縁膜15にコンタクトホールを開口(図示せず)後、
遮光及び配線用の金属膜16を形成することにより本発
明第2の実施例の固体撮像装置が得られる(図4
(c))。 尚、本発明は、電荷転送手段としてBCC
Dを用いた単層多結晶シリコン電極の固体撮像装置の製
造方法を示したが、SCCDにおいても同様に適用で
き、また2層或いは3層多結晶シリコン電極を有する固
体撮像装置の製造方法においても同様に適用できる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置の製造方法は、シリコン酸化膜3上に多結晶シリコ
ン膜4を配し、写真食刻法にて得られるフォトレジスト
6aパターンエッジより、多結晶シリコン膜4をウエッ
トエッチング法もしくは等方性プラズマエッチング法に
より所望の距離をおいて選択的に除去し、フォトレジス
ト6aをマスクに光電変換部となるN型領域7を、また
フォトレジスト6aを除去後、多結晶シリコン膜4の一
端と自己整合的に素子分離部となるP+ 型領域10を形
成し、且つ電荷転送部となるN型領域8を素子分離部と
なるP+ 型領域10と不純物の濃度差により自己整合的
に形成しているため、従来の固体撮像装置の製造方法と
比べアクティブ領域上に選択酸化による比較的厚いシリ
コン酸化膜11を形成する必要がなく、選択酸化に起因
する転位ループによる欠陥結晶の発生及びアクティブ領
域のプロファイル変動を低減できるという効果がある。
装置の製造方法は、シリコン酸化膜3上に多結晶シリコ
ン膜4を配し、写真食刻法にて得られるフォトレジスト
6aパターンエッジより、多結晶シリコン膜4をウエッ
トエッチング法もしくは等方性プラズマエッチング法に
より所望の距離をおいて選択的に除去し、フォトレジス
ト6aをマスクに光電変換部となるN型領域7を、また
フォトレジスト6aを除去後、多結晶シリコン膜4の一
端と自己整合的に素子分離部となるP+ 型領域10を形
成し、且つ電荷転送部となるN型領域8を素子分離部と
なるP+ 型領域10と不純物の濃度差により自己整合的
に形成しているため、従来の固体撮像装置の製造方法と
比べアクティブ領域上に選択酸化による比較的厚いシリ
コン酸化膜11を形成する必要がなく、選択酸化に起因
する転位ループによる欠陥結晶の発生及びアクティブ領
域のプロファイル変動を低減できるという効果がある。
【図1】(a)〜(d)は本発明の第1の実施例を説明
するためのセル部の工程断面図である。
するためのセル部の工程断面図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明の第1の実施例の図1
に続く工程を示す断面図である。
に続く工程を示す断面図である。
【図3】(a)〜(d)は本発明の第2の実施例を説明
するためのセル部の工程断面図である。
するためのセル部の工程断面図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の第2の実施例の図3
に続く工程を示す断面図である。
に続く工程を示す断面図である。
【図5】(a)〜(c)は従来例を説明するためのセル
部の工程断面図である。
部の工程断面図である。
【図6】(a)〜(c)は従来例の図5に続く工程を示
す断面図である。
す断面図である。
1 N型半導体基板 2 P型ウェル層 3 シリコン酸化膜 4 多結晶シリコン膜 5 シリコン窒化膜 6 フォトレジスト 7 光電変換部のN型領域 8 電荷転送部のN型領域 9 しきい値電圧制御用のP型領域 10 素子分離部のP+ 型領域 11 シリコン酸化膜 12 ゲート絶縁膜 13 導電性電極 14 光電変換部のP+ 型領域 15 層間絶縁膜 16 金属膜
Claims (3)
- 【請求項1】 第1導電型半導体層上に第1の絶縁膜及
び第1の半導体膜を順次形成する工程と、前記第1の半
導体膜を写真食刻法により形成したフォトレジストをマ
スクに加工し、該フォトレジスト端より所望の距離を選
択的に除去する工程と、前記フォトレジストをマスクに
イオン注入法により光電変換部となる第2導電型の第2
の半導体領域を形成する工程と、第1導電型の第3の半
導体領域を前記第1の半導体膜と自己整合的に形成する
工程と、写真食刻法により光電変換部から電荷転送部へ
の信号電荷の読みだし部となる前記第1導電型の第3の
半導体領域の一部を少なくとも被覆し、且つ前記第1の
半導体膜の一端と自己整合的に第3の半導体領域よりも
濃度の高い第1導電型の第4の半導体領域を形成する工
程と、電荷転送部となる第2導電型の第5の半導体領域
を前記第3及び第4の半導体領域と不純物の濃度差によ
り自己整合的に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2】 前記第1の絶縁膜が、シリコン酸化膜で
形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮
像装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記第1導電型半導体層が、他方導電型
半導体基板上に形成されたものであることを特徴とする
請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。
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