JP2697554B2 - Method for manufacturing solid-state imaging device - Google Patents
Method for manufacturing solid-state imaging deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、互いに異なる接合深さ
の垂直電荷転送領域と水平電荷転送領域を有するCCD
型固体撮像素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD having a vertical charge transfer region and a horizontal charge transfer region having different junction depths.
The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state image sensor.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、固体撮像素子では、HDTVシス
テムに対応するための高画素化あるいはムービーシステ
ムに対応するための高画素化、小型化が進んでおりそれ
につれて垂直電荷転送領域の面積が縮小されて面積当た
りの電荷転送量が増加しており、また水平電荷転送部で
は転送の一層の高速化が要求されるようになってきてい
る。従来、例えば埋め込みチャネル型CCDを用いた固
体撮像素子では、垂直電荷転送領域を構成するn型半導
体領域のp型ウェル層との接合の深さを浅くして単位面
積当たりの電荷転送能力を向上させ、一方、水平電荷転
送部では、高速転送による転送効率低下に対処して、垂
直転送部とは逆に、水平電荷転送領域を構成するn型半
導体領域のp型ウェル層との接合の深さ深くして、フリ
ンジ電界強度を強め上記要求に応えてきた。すなわち、
高画素化した2次元固体撮像素子では、水平電荷転送領
域と垂直電荷転送領域とは互いに異なる接合深さを持つ
領域として形成されていた。2. Description of the Related Art In recent years, in solid-state imaging devices, the number of pixels has been increased to support HDTV systems, or the number of pixels has been increased to support movie systems. As a result, the amount of charge transfer per area is increasing, and the horizontal charge transfer unit is required to further increase the transfer speed. Conventionally, for example, in a solid-state imaging device using a buried channel type CCD, the depth of the junction between the n-type semiconductor region constituting the vertical charge transfer region and the p-type well layer is reduced to improve the charge transfer capability per unit area. On the other hand, in the horizontal charge transfer section, in order to cope with a decrease in transfer efficiency due to the high-speed transfer, the junction depth of the n-type semiconductor region constituting the horizontal charge transfer region with the p-type well layer is opposite to the vertical transfer section. The fringe electric field strength has been increased to meet the above demand. That is,
In a two-dimensional solid-state imaging device having a higher number of pixels, the horizontal charge transfer region and the vertical charge transfer region are formed as regions having different junction depths.
【0003】図4は、CCD型2次元固体撮像素子の平
面図であって、同図に示される固体撮像素子において、
入射光は、マトリックス状に配置された光電変換部41
にて光電変換される。光電変換部41にて生成された信
号電荷は、垂直転送部42に読み出され該垂直転送部を
介して水平転送部43に転送され、該水平転送部を経て
出力回路部44に転送され、出力信号として取り出され
る。FIG. 4 is a plan view of a CCD type two-dimensional solid-state imaging device. In the solid-state imaging device shown in FIG.
The incident light is applied to the photoelectric conversion units 41 arranged in a matrix.
Is photoelectrically converted. The signal charge generated by the photoelectric conversion unit 41 is read out to the vertical transfer unit 42, transferred to the horizontal transfer unit 43 via the vertical transfer unit, transferred to the output circuit unit 44 via the horizontal transfer unit, Extracted as an output signal.
【0004】図5の(a)〜(c)は、固体撮像素子の
垂直転送部と水平転送部およびその接続部の従来の製造
方法を示す工程断面図であって、図4のA−A′線、B
−B′線の断面における工程を示すものである。まず、
n型半導体基板501上に膜厚約20nmのシリコン酸
化膜502を形成し、フォトリソグラフィ技法を用いて
膜厚約3.5μmのフォトレジスト膜520aを形成
し、これをマスクにボロン(B)を、入射角:0°、加
速エネルギー:600keV、ドーズ量:7.0×10
11cm-2の条件でイオン注入して、水平転送部用の第1
のp型ウェル層506を形成する[図5の(a)]。FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a vertical transfer section, a horizontal transfer section, and a connection section of the solid-state imaging device, and are AA in FIG. 'Line, B
13 shows a process in a cross section taken along a line B- ′. First,
A silicon oxide film 502 having a thickness of about 20 nm is formed on an n-type semiconductor substrate 501, a photoresist film 520a having a thickness of about 3.5 μm is formed by using a photolithography technique, and boron (B) is , Incident angle: 0 °, acceleration energy: 600 keV, dose: 7.0 × 10
Ion implantation under the condition of 11 cm- 2
Is formed [FIG. 5 (a)].
【0005】フォトレジスト膜520aを剥離、除去し
た後、再びフォトリソグラフィ技法を用いて膜厚約2.
0μmのフォトレジスト膜520bを形成し、これをマ
スクにリン(P)を、入射角:0°、加速エネルギー:
250keV、ドーズ量:2.0×1012cm-2の条件
でイオン注入して、水平転送部となる第1のn型半導体
領域507を形成する[図5の(b)]。After removing and removing the photoresist film 520a, the thickness of the photoresist film 520a is reduced to about 2.
A photoresist film 520b having a thickness of 0 μm is formed, and phosphorus (P) is incident on the photoresist film 520b with an incident angle of 0 ° and an acceleration energy of:
Ion implantation is performed under the conditions of 250 keV and a dose of 2.0 × 10 12 cm −2 to form a first n-type semiconductor region 507 to be a horizontal transfer portion (FIG. 5B).
【0006】フォトレジスト膜520bを除去した後、
新たにフォトリソグラフィ技法を適用して、少なくとも
形成すべき第2のp型ウェル層部分に開口を有する、膜
厚約2.0μmのフォトレジスト膜520cを形成し、
これをマスクとしてボロンを、入射角:0°、加速エネ
ルギー:200keV、ドーズ量:2.0×1012cm
-2の条件でイオン注入して、垂直転送部用の第2のp型
ウェル層508を形成する。続いて、再びフォトレジス
ト膜520cをマスクとして砒素(As)を、入射角:
0°、加速エネルギー:150keV、ドーズ量:3.
0×1012cm-2の条件でイオン注入して、垂直転送部
となる第2のn型半導体領域509を形成する[図5の
(c)]。After removing the photoresist film 520b,
A photolithography technique is newly applied to form a photoresist film 520c having a thickness of about 2.0 μm and having an opening at least in a portion of the second p-type well layer to be formed;
Using this as a mask, boron is incident at an angle of 0 °, an acceleration energy of 200 keV, and a dose of 2.0 × 10 12 cm.
Ion implantation is performed under the condition of -2 to form a second p-type well layer 508 for the vertical transfer section. Subsequently, the arsenic (As) is again irradiated with the incident angle:
0 °, acceleration energy: 150 keV, dose: 3.
Ion implantation is performed under the condition of 0 × 10 12 cm −2 to form a second n-type semiconductor region 509 to be a vertical transfer portion (FIG. 5C).
【0007】しかる後、フォトレジスト膜520cを除
去し、シリコン酸化膜502をウェットエッチング法に
て除去する。その後、周知の技術を適用して光電変換
部、電荷転送電極、遮光膜および配線用の金属膜を形成
して、従来法による固体撮像素子の製造を完了する。After that, the photoresist film 520c is removed, and the silicon oxide film 502 is removed by a wet etching method. After that, a photoelectric conversion unit, a charge transfer electrode, a light-shielding film, and a metal film for wiring are formed by applying a well-known technique, and the manufacture of a solid-state imaging device by a conventional method is completed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来法により
製造した固体撮像素子では、水平転送部におけるp型ウ
ェル層およびn型半導体領域と、垂直転送部におけるp
型ウェル層およびn型半導体領域とは、それぞれ別個の
フォトリソグラフィ工程により形成されたマスクを用い
て形成されるため、フォトリソグラフィ工程における位
置合わせに誤差が生じやすく、水平転送部と垂直転送部
との接続部を制御性よく形成することが困難であった。
すなわち、垂直転送部用のp型ウェル層508と水平転
送部用のp型ウェル層506との重なり量が少ないかあ
るいは離れて形成された場合には、図6の(a)に示す
ように、垂直電荷転送領域(第2のn型半導体領域50
9)と水平電荷転送領域(第1のn型半導体領域50
7)との間に深いポテンシャル井戸が形成され、逆に、
垂直転送部用のp型ウェル層508と水平転送部用のp
型ウェル層506との重なり量が大きくなった場合に
は、図6の(b)に示すように、垂直電荷転送領域(5
09)と水平電荷転送領域(507)との間にポテンシ
ャル障壁が形成され、いずれの場合においても垂直転送
部から水平転送部へのスムーズな電荷転送が阻害され
る。In the solid-state imaging device manufactured by the above-described conventional method, the p-type well layer and the n-type semiconductor region in the horizontal transfer section and the p-type well in the vertical transfer section are used.
Since the mold well layer and the n-type semiconductor region are formed using masks formed by separate photolithography steps, errors are likely to occur in the alignment in the photolithography step, and the horizontal transfer unit and the vertical transfer unit It is difficult to form the connection part with good controllability.
That is, when the overlapping amount of the p-type well layer 508 for the vertical transfer unit and the p-type well layer 506 for the horizontal transfer unit is small or separated, as shown in FIG. , Vertical charge transfer region (second n-type semiconductor region 50)
9) and the horizontal charge transfer region (the first n-type semiconductor region 50).
7) a deep potential well is formed between
The p-type well layer 508 for the vertical transfer unit and the p-type well layer 508 for the horizontal transfer unit
When the overlap amount with the mold well layer 506 increases, as shown in FIG.
09) and the horizontal charge transfer region (507), and in any case, smooth charge transfer from the vertical transfer unit to the horizontal transfer unit is hindered.
【0009】よって、本発明の目的とするところは、垂
直電荷転送領域と水平電荷転送領域との接合深さを異な
らしめるものにおいて、垂直転送部用の電荷転送領域あ
るいはウェル層が水平転送部用の電荷転送領域あるいは
ウェル層に自己整合される製法を提供することであり、
このことにより両ウェル層のマスク目合わせずれによる
電荷転送領域におけるポテンシャル井戸、ポテンシャル
障壁の発生を防止し、もって、信号電荷の転送効率の低
下を抑制することである。Accordingly, an object of the present invention is to make the junction depth between the vertical charge transfer region and the horizontal charge transfer region different, wherein the charge transfer region or the well layer for the vertical transfer portion is used for the horizontal transfer portion. To provide a manufacturing method that is self-aligned to the charge transfer region or well layer of
This prevents generation of potential wells and potential barriers in the charge transfer region due to misalignment of the masks in both well layers, thereby suppressing a reduction in signal charge transfer efficiency.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子の
製造方法は、第1導電型(n型)半導体基板(101、
201、301)上に、形成すべき第1の電荷転送領域
上に開口を有する第1のマスク材(120a、204、
304)を形成する第1の工程と、第1のマスク材をマ
スクに第2導電型(p型)不純物をイオン注入して第2
導電型の第1の半導体領域(106、206、306)
を形成する第2の工程と、前記第1のマスク材をマスク
に第1導電型不純物をイオン注入して前記第1の半導体
領域の表面領域内に第1導電型の第2の半導体領域(1
07、207、307)を形成する第3の工程と、前記
第1のマスク材をマスクとして熱酸化を用いない比較的
低温の成膜技術により第2のマスク材(111、21
1、311)を形成する第4の工程と、前記第1のマス
ク材を除去し、形成すべき第2の電荷転送領域上に開口
を有する第3のマスク材(120b,220b,320
b)を形成する第5の工程と、前記第2のマスク材およ
び前記第3のマスク材をマスクに第2導電型不純物をイ
オン注入して第2導電型の第3の半導体領域(108、
208、308)を形成する第6の工程と、前記第2の
マスク材および前記第3のマスク材をマスクに第1導電
型不純物をイオン注入して前記第3の半導体領域の表面
領域内に第1導電型の第4の半導体領域(109、20
9、309)を形成する第7の工程と、を有するもので
ある。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising the steps of: forming a first conductivity type (n-type) semiconductor substrate;
201, 301), a first mask material (120a, 204, 204) having an opening on a first charge transfer region to be formed.
304), and a second step of ion-implanting a second conductivity type (p-type) impurity using the first mask material as a mask .
Conductive first semiconductor region (106, 206, 306)
Forming a second mask, and using the first mask material as a mask
Ion implantation of a first conductivity type impurity into the first semiconductor
A second semiconductor region of the first conductivity type (1) in a surface region of the region;
07, 207, 307) and a second mask material (111, 21) by a relatively low-temperature film forming technique using the first mask material as a mask and not using thermal oxidation.
A fourth step of forming (1, 311) a third mask material (120b, 220b, 320) having an opening on a second charge transfer region to be formed by removing the first mask material;
fifth and step, the second mask member and the third third of the second conductivity type impurity mask member as a mask of the second conductivity type by ion implantation of semiconductor regions (108 to form a b),
A sixth step of forming a 208, 308), the second
A first conductive material using the mask material and the third mask material as a mask;
Surface of the third semiconductor region by ion implantation of type impurities
A fourth semiconductor region of the first conductivity type (109, 20) is formed in the region.
9, 309) .
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1の(a)〜(c)は、図4のA−A′
線とB−B′線に沿った断面における、本発明の第1の
実施例の主な製造工程段階を示す工程断面図である。ま
ず、n型半導体基板101上に膜厚約20nmのシリコ
ン酸化膜102を形成し、フォトリソグラフィ技法を用
いて膜厚約3.5μmのフォトレジスト膜120aを形
成し、これをマスクにボロン(B)を、入射角:9°、
加速エネルギー:600keV、ドーズ量:7.0×1
011cm-2の条件でイオン注入して、水平転送部用の第
1のp型ウェル層106を形成する[図1の(a)]。
ここで、ボロンのイオン注入を傾けて行っているのは、
横方向拡散により垂直転送部のp型ウェル層との重なり
が深くなりそのために電荷転送領域にポテンシャル障壁
が形成されるのを防ぐためである。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. (A) to (c) of FIG. 1 are AA ′ of FIG.
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing main manufacturing process steps of the first embodiment of the present invention in a cross section taken along line BB ′. First, a silicon oxide film 102 having a thickness of about 20 nm is formed on an n-type semiconductor substrate 101, and a photoresist film 120a having a thickness of about 3.5 μm is formed by using a photolithography technique. ), Incident angle: 9 °,
Acceleration energy: 600 keV, dose: 7.0 × 1
Ion implantation is performed under the condition of 0 11 cm -2 to form a first p-type well layer 106 for the horizontal transfer section (FIG. 1A).
Here, the reason why the ion implantation of boron is inclined is that
This is to prevent the overlap between the vertical transfer portion and the p-type well layer from deepening due to the lateral diffusion, thereby preventing a potential barrier from being formed in the charge transfer region.
【0013】続いて、再びフォトレジスト膜120aを
マスクとしてリン(P)を、入射角:4°、加速エネル
ギー:250keV、ドーズ量:2.0×1012cm-2
の条件でイオン注入して、水平転送部となる第1のn型
半導体領域107を形成する[図1の(b)]。ここ
で、リンのイオン注入を傾けて行っているのは、横方向
拡散により垂直転送部のn型半導体領域との接合部分に
高濃度領域が形成されそのために電荷転送領域にポテン
シャル井戸が形成されるのを防ぐためである。Subsequently, phosphorus (P) is again irradiated with the photoresist film 120a as a mask, the incident angle is 4 °, the acceleration energy is 250 keV, and the dose is 2.0 × 10 12 cm −2.
The first n-type semiconductor region 107 serving as a horizontal transfer portion is formed by ion implantation under the conditions described in [1] (FIG. 1B). Here, the reason why the ion implantation of phosphorus is inclined is that a high concentration region is formed at the junction of the vertical transfer portion with the n-type semiconductor region due to lateral diffusion, so that a potential well is formed in the charge transfer region. This is to prevent the
【0014】次に、フォトレジスト膜120aをマスク
として液相成長法により膜厚約1μmのシリコン酸化膜
111を選択的に成長させる。シリコン酸化膜の液相成
長法による選択成長は、SiO2 をH2 SiF6 溶液に
溶解させて得たSiO2 の飽和水溶液に、H3 BO3 溶
液を添加してなるSiO2 の過飽和水溶液に基板を浸漬
することによって行う。その後、フォトレジスト膜12
0aを除去し、形成すべき垂直転送部用のp型ウェル層
部分に開口を有する、膜厚約2.0μmのフォトレジス
ト膜120bを形成し、これとシリコン酸化膜111を
マスクとしてボロンを、入射角:0°、加速エネルギ
ー:200keV、ドーズ量:2.0×1012cm-2の
条件でイオン注入して、垂直転送部用の第2のp型ウェ
ル層108を形成する。Next, a silicon oxide film 111 having a thickness of about 1 μm is selectively grown by a liquid phase growth method using the photoresist film 120a as a mask. The selective growth of the silicon oxide film by the liquid phase growth method is performed by dissolving SiO 2 in a H 2 SiF 6 solution to a saturated aqueous solution of SiO 2 and adding a H 3 BO 3 solution to a supersaturated aqueous solution of SiO 2. This is performed by immersing the substrate. After that, the photoresist film 12
0a is removed, and a photoresist film 120b having a thickness of about 2.0 μm having an opening in a p-type well layer portion for a vertical transfer portion to be formed is formed. Using this and a silicon oxide film 111 as a mask, boron is formed. Ion implantation is performed under the conditions of an incident angle of 0 °, an acceleration energy of 200 keV, and a dose of 2.0 × 10 12 cm −2 to form a second p-type well layer 108 for a vertical transfer section.
【0015】続いて、再びフォトレジスト膜120bお
よびシリコン酸化膜111をマスクとして砒素(As)
を、入射角:0°、加速エネルギー:150keV、ド
ーズ量:3.0×1012cm-2の条件でイオン注入し
て、垂直転送部を構成する第2のn型半導体領域109
を形成する[図1の(c)]。Subsequently, arsenic (As) is again used with the photoresist film 120b and the silicon oxide film 111 as a mask.
Is ion-implanted under the conditions of an incident angle of 0 °, an acceleration energy of 150 keV, and a dose of 3.0 × 10 12 cm −2 to form a second n-type semiconductor region 109 constituting a vertical transfer unit.
Is formed [(c) of FIG. 1].
【0016】しかる後、フォトレジスト膜120bを除
去し、シリコン酸化膜102、111をウェットエッチ
ング法により除去する。その後、周知の技術を適用して
光電変換部、電荷転送電極、遮光膜および配線用の金属
膜を形成して、本発明の第1の実施例による固体撮像素
子の製造を完了する。Thereafter, the photoresist film 120b is removed, and the silicon oxide films 102 and 111 are removed by a wet etching method. Thereafter, a photoelectric conversion unit, a charge transfer electrode, a light shielding film, and a metal film for wiring are formed by applying a well-known technique, and the manufacture of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention is completed.
【0017】上記製造方法により形成された固体撮像素
子では、垂直転送部の第2のp型ウェル層108と第2
のn型半導体領域109の端部が、水平転送部の第1の
p型ウェル層106と第1のn型半導体領域107の側
面に自己整合されているため、これらの各領域を、マス
ク目合わせずれによる領域間の重なり過ぎやオフセット
の発生を防止して、制御性よく形成することができる。
従って、垂直電荷転送領域から水平電荷転送領域にかけ
てポテンシャル井戸やポテンシャル障壁が発生するのを
抑制することができ、電荷転送効率の低下を防止するこ
とができる。なお、図1の(a)、(b)に示すイオン
注入工程において、イオン入射角は、両電荷転送領域の
接合部にポテンシャル井戸やポテンシャル障壁の生じさ
せない値に設定される。In the solid-state imaging device formed by the above manufacturing method, the second p-type well layer 108 of the vertical transfer
Are self-aligned with the side surfaces of the first p-type well layer 106 and the first n-type semiconductor region 107 of the horizontal transfer unit. It is possible to prevent the overlapping between the regions due to the misalignment and the occurrence of the offset, and to form the film with good controllability.
Therefore, the generation of a potential well or a potential barrier from the vertical charge transfer region to the horizontal charge transfer region can be suppressed, and a decrease in charge transfer efficiency can be prevented. In the ion implantation steps shown in FIGS. 1A and 1B, the ion incidence angle is set to a value that does not cause a potential well or a potential barrier at the junction between the two charge transfer regions.
【0018】図2の(a)〜(c)は、本発明の第2の
実施例の主な製造工程における、図4のA−A′線とB
−B′線に沿った断面図を示したものである。まず、n
型半導体基板201上に、膜厚約20nmのシリコン酸
化膜202、膜厚約40nmの多結晶シリコン膜20
3、膜厚約2μmのシリコン酸化膜204を順に成長さ
せた後、フォトリソグラフィ法およびプラズマエッチン
グ法を適用して水平転送部が形成されるべき領域上のシ
リコン酸化膜204を選択的に除去する。FIGS. 2A to 2C show the main manufacturing steps of the second embodiment of the present invention along the line AA 'of FIG.
FIG. 4 shows a cross-sectional view along the line -B ′. First, n
A silicon oxide film 202 having a thickness of about 20 nm and a polycrystalline silicon film 20 having a thickness of about 40 nm
3. After sequentially growing a silicon oxide film 204 having a thickness of about 2 μm, the silicon oxide film 204 on a region where a horizontal transfer portion is to be formed is selectively removed by applying photolithography and plasma etching. .
【0019】残されたシリコン酸化膜204をマスクに
ボロン(B)を、入射角:15°、加速エネルギー:6
00keV、ドーズ量:7.0×1011cm-2の条件で
イオン注入して、水平転送部用の第1のp型ウェル層2
06を形成する[図2の(a)]。続いて、再びシリコ
ン酸化膜204をマスクとしてリン(P)を、入射角:
6°、加速エネルギー:250keV、ドーズ量:2.
0×1012cm-2の条件でイオン注入して、水平転送部
となる第1のn型半導体領域207を形成する[図2の
(b)]。Using the remaining silicon oxide film 204 as a mask, boron (B) is injected at an incident angle of 15 ° and an acceleration energy of 6
The first p-type well layer 2 for the horizontal transfer portion is ion-implanted under the conditions of 00 keV and a dose of 7.0 × 10 11 cm −2.
06 [FIG. 2 (a)]. Subsequently, phosphorus (P) is again introduced using the silicon oxide film 204 as a mask, and the incident angle:
6 °, acceleration energy: 250 keV, dose: 2.
Ions are implanted under the condition of 0 × 10 12 cm −2 to form a first n-type semiconductor region 207 to be a horizontal transfer portion [(b) of FIG. 2].
【0020】次に、シリコン酸化膜204をマスクとし
て選択CVD法により膜厚約0.6μmのタングステン
膜211を選択的に成長させる。タングステンの選択C
VDは、WF6 を原料ソース、SiH4 を還元ガスとし
て用いる場合、反応室温度180〜250℃、圧力20
〜100mTorrの条件で行う。その後、シリコン酸化膜
204をエッチング除去し、続いて形成すべき垂直転送
部用のp型ウェル層部分に開口を有する、膜厚約2.0
μmのフォトレジスト膜220bを形成し、これとタン
グステン膜211をマスクとしてボロンを、入射角:0
°、加速エネルギー:200keV、ドーズ量:2.0
×1012cm-2の条件でイオン注入して、垂直転送部用
の第2のp型ウェル層208を形成する。Next, a tungsten film 211 having a thickness of about 0.6 μm is selectively grown by selective CVD using the silicon oxide film 204 as a mask. Selection of tungsten C
When WF 6 is used as a raw material source and SiH 4 is used as a reducing gas, the reaction chamber temperature is 180 to 250 ° C. and the pressure is 20 VD.
It is performed under the condition of 100 mTorr. Thereafter, the silicon oxide film 204 is removed by etching, and an opening is formed in a p-type well layer portion for a vertical transfer portion to be subsequently formed.
A photoresist film 220b having a thickness of μm is formed, and using this and a tungsten film 211 as a mask, boron is deposited at an incident angle of 0.
°, acceleration energy: 200 keV, dose: 2.0
Ion implantation is performed under the condition of × 10 12 cm −2 to form a second p-type well layer 208 for the vertical transfer section.
【0021】続いて、再びフォトレジスト膜220bお
よびタングステン膜211をマスクとして砒素(As)
を、入射角:0°、加速エネルギー:150keV、ド
ーズ量:3.0×1012cm-2の条件でイオン注入し
て、垂直転送部となる第2のn型半導体領域209を形
成する[図2の(c)]。Subsequently, arsenic (As) is again used with the photoresist film 220b and the tungsten film 211 as a mask.
Is ion-implanted under the conditions of an incident angle of 0 °, an acceleration energy of 150 keV, and a dose of 3.0 × 10 12 cm −2 to form a second n-type semiconductor region 209 serving as a vertical transfer section [ FIG. 2 (c)].
【0022】次に、フォトレジスト膜220bを除去
し、続いてタングステン膜211をH 2 O2 液を用いた
ウェットエッチング法にて除去する。その後、周知の技
術を適用して光電変換部、電荷転送電極、遮光膜および
配線用の金属膜を形成して、本発明の第2の実施例によ
る固体撮像素子の製造を完了する。Next, the photoresist film 220b is removed.
Then, the tungsten film 211 is changed to H Two OTwo Using liquid
Removed by wet etching. Then, the well-known technique
Applying the technique, photoelectric conversion part, charge transfer electrode, light shielding film and
According to the second embodiment of the present invention, a metal film for wiring is formed.
The manufacture of the solid-state imaging device is completed.
【0023】図3の(a)〜(c)は、図4のA−A′
線とB−B′線に沿った断面における、本発明の第3の
実施例の主な製造工程段階を示す工程断面図である。第
3の実施例は、図3の(b)に示す状態となるまでの工
程は、図2の(a)、(b)に示す第2の実施例の場合
と同様であるので、図2の部分に対応する部分には図3
において下2桁が共通する記号を付し、重複する説明は
省略する。FIGS. 3A to 3C show AA 'of FIG.
FIG. 11 is a process cross-sectional view showing a main manufacturing process step of a third embodiment of the present invention in a cross section along a line BB ′. In the third embodiment, the steps up to the state shown in FIG. 3B are the same as those in the second embodiment shown in FIGS. 2A and 2B. The part corresponding to the part of FIG.
, The same symbols are assigned to the last two digits, and duplicate description is omitted.
【0024】図3の(b)に示す工程段階が終了した
後、シリコン酸化膜304をマスクとして選択CVD法
により膜厚約0.7μmのアルミニウム膜311を選択
的に成長させ、シリコン酸化膜304をエッチング除去
する。その後、形成すべき垂直転送部用のp型ウェル層
部分に開口を有する、膜厚約2.0μmのフォトレジス
ト膜320bを形成し、これとアルミニウム膜311を
マスクとしてボロンを、入射角:0°、加速エネルギ
ー:200keV、ドーズ量:2.0×1012cm-2の
条件でイオン注入して、垂直転送部用の第2のp型ウェ
ル層308を形成する。After the process step shown in FIG. 3B is completed, an aluminum film 311 having a thickness of about 0.7 μm is selectively grown by a selective CVD method using the silicon oxide film 304 as a mask. Is removed by etching. Thereafter, a photoresist film 320b having a thickness of about 2.0 μm and having an opening in a p-type well layer portion for a vertical transfer portion to be formed is formed. The second p-type well layer 308 for the vertical transfer section is formed by ion implantation under the conditions of °, acceleration energy: 200 keV, and dose: 2.0 × 10 12 cm −2 .
【0025】続いて、再びフォトレジスト膜320bお
よびアルミニウム膜311をマスクとして砒素(As)
を、入射角:0°、加速エネルギー:150keV、ド
ーズ量:3.0×1012cm-2の条件でイオン注入し
て、垂直転送部を構成する第2のn型半導体領域309
を形成する[図2の(c)]。Subsequently, arsenic (As) is again used with the photoresist film 320b and the aluminum film 311 as a mask.
Is ion-implanted under the conditions of an incident angle of 0 °, an acceleration energy of 150 keV, and a dose of 3.0 × 10 12 cm −2 to form a second n-type semiconductor region 309 constituting a vertical transfer portion.
Is formed [(c) of FIG. 2].
【0026】次に、フォトレジスト膜320bを除去
し、続いてアルミニウム膜311を燐酸を用いたウェッ
トエッチング法にて除去する。その後、周知の製造技術
を適用して光電変換部、電荷転送電極、遮光膜および配
線用の金属膜を形成して、本発明の第3の実施例による
固体撮像素子の製造を完了する。Next, the photoresist film 320b is removed, and then the aluminum film 311 is removed by a wet etching method using phosphoric acid. After that, a photoelectric conversion unit, a charge transfer electrode, a light-shielding film, and a metal film for wiring are formed by applying a well-known manufacturing technique, thereby completing the manufacture of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
【0027】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく各種の
変更が可能である。例えば、実施例において埋め込みチ
ャネル型であった電荷結合素子を表面チャネル型のもの
に変更することができ、また、シリコン酸化膜204に
代えシリコン窒化膜を用いることができ、さらに、選択
CVD法によって成膜する金属膜としてモリブデン等の
金属材料を使用することができる。また、実施例での説
明に用いられた数値例は限定的に解されるべきものでは
ない。While the preferred embodiment has been described above,
The present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible. For example, the charge-coupled device of the buried channel type in the embodiment is replaced with the surface channel type.
In addition, a silicon nitride film can be used instead of the silicon oxide film 204, and a metal material such as molybdenum can be used as a metal film formed by a selective CVD method. The numerical examples used in the description of the embodiments are not to be construed as limiting.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明による固体
撮像素子の製造方法は、水平転送部の第1のp型ウェル
層(および第1のn型半導体領域)を形成するときに用
いたマスク材をマスクとして垂直転送部の第2のp型ウ
ェル層(および第2のn型半導体領域)を形成する際の
マスク材を形成するものであるので、本発明によれば、
垂直転送部の各領域を、水平転送部の各領域に対し自己
整合されたものとして形成することができる。従って、
本発明によれば、マスク目合わせずれによって発生する
これらの領域間に重なり過ぎや重なり不足乃至オフセッ
ト状態の発生するのを防止することができ、垂直電荷転
送領域から水平電荷転送領域にかけてポテンシャル井戸
やポテンシャル障壁が発生するのを防止して電荷転送効
率の低下を抑制することができる。As described above, the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention was used when forming the first p-type well layer (and the first n-type semiconductor region) of the horizontal transfer section. Since the mask material is used to form the second p-type well layer (and the second n-type semiconductor region) of the vertical transfer section using the mask material as a mask, according to the present invention,
Each area of the vertical transfer section can be formed as being self-aligned with each area of the horizontal transfer section. Therefore,
According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of an excessively overlapping or insufficiently overlapping region or an offset state between these regions caused by misalignment of the mask, and to prevent a potential well or the like from the vertical charge transfer region to the horizontal charge transfer region. It is possible to prevent a potential barrier from being generated and to suppress a decrease in charge transfer efficiency.
【図1】 本発明の第1の実施例を説明するための工程
断面図。FIG. 1 is a process cross-sectional view for explaining a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第2の実施例を説明するための工程
断面図。FIG. 2 is a process cross-sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第3の実施例を説明するための工程
断面図。FIG. 3 is a process cross-sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.
【図4】 固体撮像素子の概略平面図。FIG. 4 is a schematic plan view of a solid-state imaging device.
【図5】 従来例を説明するための工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view for describing a conventional example.
【図6】 従来例の問題点を説明するための断面図。FIG. 6 is a sectional view for explaining a problem of the conventional example.
41 光電変換部 42 垂直転送部 43 水平転送部 44 出力回路部 101、201、301、501 n型半導体基板 102、202、302、502 シリコン酸化膜 203、303 多結晶シリコン膜 204、304 シリコン酸化膜 106、206、306、506 第1のp型ウェル層 107、207、307、507 第1のn型半導体領
域 108、208、308、508 第2のp型ウェル層 109、209、309、509 第2のn型半導体領
域 111 シリコン酸化膜 211 タングステン膜 311 アルミニウム膜 120a、120b、220b、320b、520a、
520b、520cフォトレジスト膜Reference Signs List 41 photoelectric conversion unit 42 vertical transfer unit 43 horizontal transfer unit 44 output circuit unit 101, 201, 301, 501 n-type semiconductor substrate 102, 202, 302, 502 silicon oxide film 203, 303 polycrystalline silicon film 204, 304 silicon oxide film 106, 206, 306, 506 First p-type well layer 107, 207, 307, 507 First n-type semiconductor region 108, 208, 308, 508 Second p-type well layer 109, 209, 309, 509 2 n-type semiconductor region 111 silicon oxide film 211 tungsten film 311 aluminum film 120a, 120b, 220b, 320b, 520a,
520b, 520c photoresist film
Claims (7)
第1の電荷転送領域上に開口を有する第1のマスク材を
形成する第1の工程と、第1のマスク材をマスクに第2
導電型不純物をイオン注入して第2導電型の第1の半導
体領域を形成する第2の工程と、前記第1のマスク材を
マスクに第1導電型不純物をイオン注入して前記第1の
半導体領域の表面領域内に第1導電型の第2の半導体領
域を形成する第3の工程と、前記第1のマスク材をマス
クとして熱酸化を用いない比較的低温の成膜技術により
第2のマスク材を形成する第4の工程と、前記第1のマ
スク材を除去し、形成すべき第2の電荷転送領域上に開
口を有する第3のマスク材を形成する第5の工程と、前
記第2のマスク材および前記第3のマスク材をマスクに
第2導電型不純物をイオン注入して第2導電型の第3の
半導体領域を形成する第6の工程と、前記第2のマスク
材および前記第3のマスク材をマスクに第1導電型不純
物をイオン注入して前記第3の半導体領域の表面領域内
に第1導電型の第4の半導体領域を形成する第7の工程
と、を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方
法。1. A first step of forming a first mask material having an opening on a first charge transfer region to be formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and using the first mask material as a mask. Second
A second step of the conductivity type impurity to form the first semiconductor <br/> body region of the second conductivity type by ion implantation, the first mask material
The first conductivity type impurity is ion-implanted into the mask to form the first conductivity type impurity.
A second semiconductor region of a first conductivity type in a surface region of the semiconductor region;
A third step of forming a band, and a fourth step of forming a second mask material with a relatively low temperature deposition technique without using a thermal oxidation of the first mask material as a mask, the first A fifth step of removing the mask material and forming a third mask material having an opening on the second charge transfer region to be formed; and using the second mask material and the third mask material as a mask. a sixth step of the second conductivity type impurity to form a third <br/> semiconductor region of the second conductivity type by ion implantation, the second mask
Using the material and the third mask material as a mask,
An ion is implanted into the surface region of the third semiconductor region.
Forming a fourth semiconductor region of the first conductivity type on the substrate
And a method of manufacturing a solid-state imaging device.
前記第4の半導体領域の形成される側の第1のマスク材
に影が生じるように斜め方向から行われることを特徴と
する請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。2. In the second step , ion implantation is performed.
The first mask material on the side where the fourth semiconductor region is formed
2. The method according to claim 1, wherein the step is performed from an oblique direction so that a shadow is generated .
前記第4の半導体領域の形成される側の第1のマスク材
に影が生じるように斜め方向から行われることを特徴と
する請求項1記載の固体撮像素子の製造方法。3. The method according to claim 3, wherein in the third step, ion implantation is performed.
2. The method according to claim 1, wherein the step is performed from an oblique direction so that a shadow is formed on the first mask material on the side where the fourth semiconductor region is formed.
レジストにより構成され、前記第2のマスク材が液相成
長法により形成されたシリコン酸化膜により構成されて
いることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製
造方法。4. The method according to claim 1, wherein the first and third mask materials are photo
The second mask material is formed of a liquid phase
Consisting of silicon oxide film formed by long method
2. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein:
され、前記第2のマスク材が選択CVD法により形成さ
れた金属膜により構成され、前記第3のマスク材がフォ
トレジスト膜により構成されていることを特徴とする請
求項1記載の固体撮像素子の製造方法。5. The first mask material is made of an insulating film.
And the second mask material is formed by a selective CVD method.
And the third mask material is formed of
2. The method according to claim 1, wherein the method comprises a photoresist film .
テン膜またはアルミニウム膜により構成されていること
を特徴とする請求項5記載の固体撮像素子の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the metal film is a tungsten film, molybdenum.
6. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 5, comprising a ten film or an aluminum film .
が、半導体基板上に設けられることを特徴とする請求項
5記載の固体撮像素子の製造方法。7. The first, second and third mask members
Is provided on a semiconductor substrate.
6. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to item 5 .
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---|---|---|---|
JP5112211A JP2697554B2 (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Method for manufacturing solid-state imaging device |
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JPH06318691A JPH06318691A (en) | 1994-11-15 |
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ID=14581041
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JP2812003B2 (en) * | 1991-07-22 | 1998-10-15 | 日本電気株式会社 | Solid-state imaging device and driving method thereof |
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1993
- 1993-04-15 JP JP5112211A patent/JP2697554B2/en not_active Expired - Lifetime
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