JP2653780B2 - 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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Classifications
-
- 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
- H10F39/158—Charge-coupled device [CCD] image sensors having arrangements for blooming suppression
-
- 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
- H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
- H10F39/026—Wafer-level processing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/20—Doping by irradiation with electromagnetic waves or by particle radiation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特にシリコン基板を用い過剰電荷を基板中
にオーバーフローさせるいわゆる縦型のオーバーフロー
ドレイン（以下Ｖ−OFDという）型の電荷転送素子（以
下CCDという）構成による固体撮像装置に適用して好適
な固体撮像装置の製造方法に係わる。
にオーバーフローさせるいわゆる縦型のオーバーフロー
ドレイン（以下Ｖ−OFDという）型の電荷転送素子（以
下CCDという）構成による固体撮像装置に適用して好適
な固体撮像装置の製造方法に係わる。
本発明は、固体撮像装置を構成する半導体基板におい
て酸素濃度を特定し、更に中性子照射による高抵抗ｎ型
シリコン基板とすることによって不純物の濃度むら、転
位などの結晶欠陥の発生を回避して固定パターンノイズ
や、白点の発生のない高品位の撮像画像を得ることので
きる固体撮像装置を構成する。
て酸素濃度を特定し、更に中性子照射による高抵抗ｎ型
シリコン基板とすることによって不純物の濃度むら、転
位などの結晶欠陥の発生を回避して固定パターンノイズ
や、白点の発生のない高品位の撮像画像を得ることので
きる固体撮像装置を構成する。
第１図は固体撮像装置の概略構成を示し、これにおい
ては、共通のシリコン基板上に夫々絵素となる複数の受
光部（１）が行方向及び列方向に配列され、各列の受光
部（１）の１側にCCD構成を有する垂直シフトレジスタ
（２）が配列され、全シフトレジスタ（２）の対応する
各一端に同様にCCD構成を有する共通の水平シフトレジ
スタ（３）が設けられて成る。各垂直シフトレジスタ
（２）は、これに隣り合う各受光部（１）に対応して設
けられた転送部を有し、各受光部（１）にその受光量に
応じて生じた少数キャリアを、夫々各垂直ライン毎に、
対応するシフトレジスタ（２）の対応する転送部に転送
し、これを各シフトレジスタ（２）において、順次隣り
合う転送部へと転送することによって順次水平シフトレ
ジスタ（３）へと転送し、この水平シフトレジスタ
（３）の出力回路の出力端子ｔより１水平ライン毎に順
次各受光部（１）における受光量に応じた絵素となる信
号をとり出すようになされている。
ては、共通のシリコン基板上に夫々絵素となる複数の受
光部（１）が行方向及び列方向に配列され、各列の受光
部（１）の１側にCCD構成を有する垂直シフトレジスタ
（２）が配列され、全シフトレジスタ（２）の対応する
各一端に同様にCCD構成を有する共通の水平シフトレジ
スタ（３）が設けられて成る。各垂直シフトレジスタ
（２）は、これに隣り合う各受光部（１）に対応して設
けられた転送部を有し、各受光部（１）にその受光量に
応じて生じた少数キャリアを、夫々各垂直ライン毎に、
対応するシフトレジスタ（２）の対応する転送部に転送
し、これを各シフトレジスタ（２）において、順次隣り
合う転送部へと転送することによって順次水平シフトレ
ジスタ（３）へと転送し、この水平シフトレジスタ
（３）の出力回路の出力端子ｔより１水平ライン毎に順
次各受光部（１）における受光量に応じた絵素となる信
号をとり出すようになされている。
このような撮像装置において、受光部（１）に強い光
が照射して過剰のキャリアが発生した場合に、これが無
制限に受光部（１）からシフトレジスタ（２）に溢出す
るようなことがあると、ブルーミングを発生することに
なる。そこで、このようなブルーミングの発生を回避す
べく、この過剰のキャリアを排除するオーバーフロード
レイン領域を各受光部（１）に隣接して設けることが考
えられるが、この場合、このドレイン領域の占有面積に
よる絵素の高密度化、装置の小型化が阻害される。そこ
で、このようなオーバーフロードレイン領域を平面的に
設けることなく、過剰のキャリアを基板中に排出するＶ
−OFD型の固体撮像装置の提案がなされた。これは、第
２図にその要部の略線的断面図を示すように、ｎ型のシ
リコン基板（４）の一主面（4a）側にイオン注入法、拡
散法等によってｐ型ウェル層（５）が形成され、これの
上に主面（4a）に臨んで選択的に同様にイオン注入法、
拡散法等によってｎ型領域による受光部（１）が形成さ
れて成るものである。（６）は主面（4a）に形成された
チャンネルストッパー領域で、各受光部（１）間を分離
し、各シフトレジスタ（２）及び（３）を夫々区分する
ように形成されている。また必要に応じて、シフトレジ
スタ（２）に選択的にｐ型ウェル領域（７）が形成さ
れ、これの上に主面（4a）に臨んでシフトレジスタ
（２）の転送部（８）を構成するｎ型領域が形成されて
成る。
が照射して過剰のキャリアが発生した場合に、これが無
制限に受光部（１）からシフトレジスタ（２）に溢出す
るようなことがあると、ブルーミングを発生することに
なる。そこで、このようなブルーミングの発生を回避す
べく、この過剰のキャリアを排除するオーバーフロード
レイン領域を各受光部（１）に隣接して設けることが考
えられるが、この場合、このドレイン領域の占有面積に
よる絵素の高密度化、装置の小型化が阻害される。そこ
で、このようなオーバーフロードレイン領域を平面的に
設けることなく、過剰のキャリアを基板中に排出するＶ
−OFD型の固体撮像装置の提案がなされた。これは、第
２図にその要部の略線的断面図を示すように、ｎ型のシ
リコン基板（４）の一主面（4a）側にイオン注入法、拡
散法等によってｐ型ウェル層（５）が形成され、これの
上に主面（4a）に臨んで選択的に同様にイオン注入法、
拡散法等によってｎ型領域による受光部（１）が形成さ
れて成るものである。（６）は主面（4a）に形成された
チャンネルストッパー領域で、各受光部（１）間を分離
し、各シフトレジスタ（２）及び（３）を夫々区分する
ように形成されている。また必要に応じて、シフトレジ
スタ（２）に選択的にｐ型ウェル領域（７）が形成さ
れ、これの上に主面（4a）に臨んでシフトレジスタ
（２）の転送部（８）を構成するｎ型領域が形成されて
成る。
この構成において、受光部（１）に光が照射されるこ
とによって、この受光量に応じてキャリアが発生する。
この受光部（１）の厚さ方向に関するキャリアに対する
ポテンシャル分布は、第３図に示すようにｐ型のウェル
層（５）の存在によってキャリアに対して主面（4a）か
ら所要の深さ位置に所要の高さｈのポテンシャルバリア
が生じているので厚さ方向、つまり基板中へのキャリア
の漏出が制限されているが、受光部（１）に強い光が入
り、多数のキャリアが発生するとバリアの高さｈを適当
に選定しておくことによって或るレベル以上ではこのバ
リアを越えて基板中に排出するようにすなわちオーバー
フロードレインが構成され、シフトレジスタ（２）に不
用意に過剰キャリアが漏出することがないようにするも
のが提案されている。
とによって、この受光量に応じてキャリアが発生する。
この受光部（１）の厚さ方向に関するキャリアに対する
ポテンシャル分布は、第３図に示すようにｐ型のウェル
層（５）の存在によってキャリアに対して主面（4a）か
ら所要の深さ位置に所要の高さｈのポテンシャルバリア
が生じているので厚さ方向、つまり基板中へのキャリア
の漏出が制限されているが、受光部（１）に強い光が入
り、多数のキャリアが発生するとバリアの高さｈを適当
に選定しておくことによって或るレベル以上ではこのバ
リアを越えて基板中に排出するようにすなわちオーバー
フロードレインが構成され、シフトレジスタ（２）に不
用意に過剰キャリアが漏出することがないようにするも
のが提案されている。
ところが、このようなＶ−OFD型の固体撮像装置を、
チェクラルスキー法（以下CZ法という）によって育成し
たｎ型シリコンSi単結晶体から切り出して得たｎ型Si基
板によって構成するとき、第４図に示すような縞状の固
定パターンノイズが発生し勝ちであり、また転位などの
欠陥に因る白点の発生などがある。
チェクラルスキー法（以下CZ法という）によって育成し
たｎ型シリコンSi単結晶体から切り出して得たｎ型Si基
板によって構成するとき、第４図に示すような縞状の固
定パターンノイズが発生し勝ちであり、また転位などの
欠陥に因る白点の発生などがある。
この縞状固定パターンノイズの発生は、ｎ型結晶体を
得るための結晶育成時のドーパント、例えばｎ型不純物
としてのりんＰの濃度むらによる。この濃度むらは、５
％にも及ぶものであり、この濃度むらのピッチは60〜40
0μｍ程度にも及ぶ。この縞状の濃度むらは一般にスト
リエーションと呼ばれるものであり、これは、その結晶
育成時の固体−液体界面を取り巻く環境ないしは条件変
化によって生じる。その主なものは、温度、振動等に因
る結晶育成速度のむらやSi融液内の対流等によって、融
液を収容した石英るつぼの内壁からのボロンＢ及び酸素
Ｏの取り入れ量のばらつきとか、結晶成長、つまり凝固
時の融液中に混入させたｎ型のドーパントの偏析等に起
因すると考えられる。
得るための結晶育成時のドーパント、例えばｎ型不純物
としてのりんＰの濃度むらによる。この濃度むらは、５
％にも及ぶものであり、この濃度むらのピッチは60〜40
0μｍ程度にも及ぶ。この縞状の濃度むらは一般にスト
リエーションと呼ばれるものであり、これは、その結晶
育成時の固体−液体界面を取り巻く環境ないしは条件変
化によって生じる。その主なものは、温度、振動等に因
る結晶育成速度のむらやSi融液内の対流等によって、融
液を収容した石英るつぼの内壁からのボロンＢ及び酸素
Ｏの取り入れ量のばらつきとか、結晶成長、つまり凝固
時の融液中に混入させたｎ型のドーパントの偏析等に起
因すると考えられる。
一方、Si基板中での酸素は、例えば450℃以上の熱処
理を経ると、これが活性化し、ドナーとして働く。しか
しながら他方Si基板中の酸素は、Si基板が熱処理工程を
経ることに伴う転位の発生ないしは増加を抑制する効
果、すなわち、転位の発生核のゲッタリング効果を有す
る。
理を経ると、これが活性化し、ドナーとして働く。しか
しながら他方Si基板中の酸素は、Si基板が熱処理工程を
経ることに伴う転位の発生ないしは増加を抑制する効
果、すなわち、転位の発生核のゲッタリング効果を有す
る。
そして、昨今、結晶育成法の開発によって例えば特公
昭58−50951号公報に示されるように磁場中で結晶育成
を行なう方法（以下MCZと略称する）が提案された。こ
れによれば、対流が抑制され、これによって安定した条
件下での結晶育成が可能となり、またるつぼからの酸素
Ｏや、ボロンＢのとり込み量の制御が確実且つ容易とな
った。
昭58−50951号公報に示されるように磁場中で結晶育成
を行なう方法（以下MCZと略称する）が提案された。こ
れによれば、対流が抑制され、これによって安定した条
件下での結晶育成が可能となり、またるつぼからの酸素
Ｏや、ボロンＢのとり込み量の制御が確実且つ容易とな
った。
しかしながら、このMCZ法によってもなお、融液中の
ｎ型ドーパントの、実際に育成された結晶中へのとり込
み量は、偏析の問題から目的とする濃度に設定し難いと
か、結晶育成の開始時と結晶育成の経過後とでは融液中
のｎ型不純物ドーパントの濃度に変化を来し、これによ
って育成された結晶の育成開始のトップ部と、育成が経
過したボトム部とではｎ型不純物の濃度に変化が生じ
る。
ｎ型ドーパントの、実際に育成された結晶中へのとり込
み量は、偏析の問題から目的とする濃度に設定し難いと
か、結晶育成の開始時と結晶育成の経過後とでは融液中
のｎ型不純物ドーパントの濃度に変化を来し、これによ
って育成された結晶の育成開始のトップ部と、育成が経
過したボトム部とではｎ型不純物の濃度に変化が生じ
る。
本発明は上述したｎ型不純物の濃度むらの発生及び欠
陥の発生を確実に解消して、所要の高抵抗のｎ型Si基板
を得て、固定パターンノイズの発生、更には結晶欠陥の
存在による不良品の発生ないしは、画質の低下を効果的
に回避することのできる固体撮像装置の製法を提供す
る。
陥の発生を確実に解消して、所要の高抵抗のｎ型Si基板
を得て、固定パターンノイズの発生、更には結晶欠陥の
存在による不良品の発生ないしは、画質の低下を効果的
に回避することのできる固体撮像装置の製法を提供す
る。
本発明による固体撮像装置の製造方法においては、ノ
ンドーピングのシリコン融液をるつぼに収容し、磁場中
結晶育成法により、るつぼに含有するボロンの溶け込み
による抵抗率ρ０を有し、るつぼからの酸素の取り入れ
量を制御して、酸素濃度を２×1017〜1.2×1018atoms/c
m3としたｐ型のシリコン結晶を育成する工程と、このｐ
型シリコン結晶に中性子照射を行ってシリコン（Si）の
一部をりん（Ｐ）に原子核変換して所要の抵抗率ρｓを
有するｎ型のシリコン（Si）基板（４）を形成する工程
とを有し、シリコン結晶の育成工程におけるｐ型のシリ
コン結晶の抵抗率ρ０を、上記所要の抵抗率ρｓの10倍
以上に選定する。そして、このようにして得たシリコン
基板（４）にオーバーフローバリアを形成して目的とす
る固体撮像装置を得るものである。
ンドーピングのシリコン融液をるつぼに収容し、磁場中
結晶育成法により、るつぼに含有するボロンの溶け込み
による抵抗率ρ０を有し、るつぼからの酸素の取り入れ
量を制御して、酸素濃度を２×1017〜1.2×1018atoms/c
m3としたｐ型のシリコン結晶を育成する工程と、このｐ
型シリコン結晶に中性子照射を行ってシリコン（Si）の
一部をりん（Ｐ）に原子核変換して所要の抵抗率ρｓを
有するｎ型のシリコン（Si）基板（４）を形成する工程
とを有し、シリコン結晶の育成工程におけるｐ型のシリ
コン結晶の抵抗率ρ０を、上記所要の抵抗率ρｓの10倍
以上に選定する。そして、このようにして得たシリコン
基板（４）にオーバーフローバリアを形成して目的とす
る固体撮像装置を得るものである。
また、本発明による固体撮像装置の製造方法において
は、ノンドーピングのシリコン融液をるつぼに収容し、
磁場中結晶育成法により、るつぼに含有するボロンの溶
け込みによる抵抗率ρ０を有し、るつぼからの酸素の取
り入れ量を制御して、酸素濃度を２×1017〜1.2×1018a
toms/cm3としたｐ型のシリコン結晶を育成する工程と、
このｐ型のシリコン結晶に中性子照射を行って同様にし
て抵抗率ρ０が、10〜100Ω・cmのｎ型のシリコン（S
i）基板（４）を形成する工程とを有し、シリコン結晶
の育成工程におけるｐ型シリコン結晶の抵抗率ρ０を、
上記抵抗率ρｓの10倍以上に選定する。そして、このよ
うにして得たシリコン基板（４）にオーバーフローバリ
アを形成して目的とする固体撮像装置を得るものであ
る。
は、ノンドーピングのシリコン融液をるつぼに収容し、
磁場中結晶育成法により、るつぼに含有するボロンの溶
け込みによる抵抗率ρ０を有し、るつぼからの酸素の取
り入れ量を制御して、酸素濃度を２×1017〜1.2×1018a
toms/cm3としたｐ型のシリコン結晶を育成する工程と、
このｐ型のシリコン結晶に中性子照射を行って同様にし
て抵抗率ρ０が、10〜100Ω・cmのｎ型のシリコン（S
i）基板（４）を形成する工程とを有し、シリコン結晶
の育成工程におけるｐ型シリコン結晶の抵抗率ρ０を、
上記抵抗率ρｓの10倍以上に選定する。そして、このよ
うにして得たシリコン基板（４）にオーバーフローバリ
アを形成して目的とする固体撮像装置を得るものであ
る。
すなわち、これら固体撮像装置は、上述のSi基板
（４）に、第１図及び第２図に示した受光部（１）と、
これに付随する垂直及び水平各シフトレジスタ（２）及
び（３）等の、固体撮像装置を構成する各素子を形成す
る。
（４）に、第１図及び第２図に示した受光部（１）と、
これに付随する垂直及び水平各シフトレジスタ（２）及
び（３）等の、固体撮像装置を構成する各素子を形成す
る。
基板（４）は、上述したようにMCZ法によって育成し
た結晶体に中性子照射して、所要の抵抗率ρＳを有する
ｎ型の基板とすることによって得る。この基板（４）
は、その中性子照射前の状態、すなわち結晶体の育成状
態で、ｐ型を有するものであり、その抵抗率ρ０は、中
性子照射によって得る抵抗率ρｓの10倍以上、したがっ
て100Ω・cm以上とする。例えばρｓを40〜50Ω・cmと
するとき、ρ０は680〜1180Ω・cmに選定する。そして
中性子照射によって、ｎ型不純物のりんＰを生成してｎ
型化すると共に低抵抗率化してρｓが10〜100Ω・cm、
例えば40〜50Ω・cmの基板（４）を構成する。
た結晶体に中性子照射して、所要の抵抗率ρＳを有する
ｎ型の基板とすることによって得る。この基板（４）
は、その中性子照射前の状態、すなわち結晶体の育成状
態で、ｐ型を有するものであり、その抵抗率ρ０は、中
性子照射によって得る抵抗率ρｓの10倍以上、したがっ
て100Ω・cm以上とする。例えばρｓを40〜50Ω・cmと
するとき、ρ０は680〜1180Ω・cmに選定する。そして
中性子照射によって、ｎ型不純物のりんＰを生成してｎ
型化すると共に低抵抗率化してρｓが10〜100Ω・cm、
例えば40〜50Ω・cmの基板（４）を構成する。
そして、上述したようにρｓが100Ω・cm以上の高抵
抗率のSi結晶体を育成するには、その例えばMCZに用い
るSi融液としては、これに不純物のドーピングを積極的
には行なうことのないノンドーピングSi融液を用いるこ
とができるものであり、このノンドーピングSi融液中
に、このSi融液を収容する石英るつぼから、これに含有
するボロンＢのとけ込みによるｐ型不純物の混入によっ
てｐ型の高抵抗結晶体として得ることができる。
抗率のSi結晶体を育成するには、その例えばMCZに用い
るSi融液としては、これに不純物のドーピングを積極的
には行なうことのないノンドーピングSi融液を用いるこ
とができるものであり、このノンドーピングSi融液中
に、このSi融液を収容する石英るつぼから、これに含有
するボロンＢのとけ込みによるｐ型不純物の混入によっ
てｐ型の高抵抗結晶体として得ることができる。
また、本発明においてはこのSi結晶体、すなわち、Si
基板（４）中の酸素濃度は、２×1017〜1.2×1018atoms
/cm3とする。この酸素濃度の選定は、上述したようにMC
Z法による結晶育成において、印加磁場の大きさ、るつ
ぼ回転速度、結晶引上部の回転速度等によって、石英る
つぼからの酸素のとり入れ量を選定することによって設
定できる。
基板（４）中の酸素濃度は、２×1017〜1.2×1018atoms
/cm3とする。この酸素濃度の選定は、上述したようにMC
Z法による結晶育成において、印加磁場の大きさ、るつ
ぼ回転速度、結晶引上部の回転速度等によって、石英る
つぼからの酸素のとり入れ量を選定することによって設
定できる。
この基板（４）に対する固体撮像素子の形成は、例え
ば第２図に示すように、その一主面（4a）側にｐ型の不
純物をイオン注入法、拡散法等によって導入してｐ型ウ
ェル層（５）を形成し、これにｐ型のチャンネルストッ
パー領域（６）と、必要に応じて同様にｐ型のウェル領
域（７）、そしてｎ型領域すなわち受光部（１）とを夫
々選択的にイオン注入法、拡散法等によって形成し、夫
々第１図で説明した受光部（１）、垂直及び水平各シフ
トレジスタ（２）及び（３）を形成する。
ば第２図に示すように、その一主面（4a）側にｐ型の不
純物をイオン注入法、拡散法等によって導入してｐ型ウ
ェル層（５）を形成し、これにｐ型のチャンネルストッ
パー領域（６）と、必要に応じて同様にｐ型のウェル領
域（７）、そしてｎ型領域すなわち受光部（１）とを夫
々選択的にイオン注入法、拡散法等によって形成し、夫
々第１図で説明した受光部（１）、垂直及び水平各シフ
トレジスタ（２）及び（３）を形成する。
上述したように本発明方法においては、中性子照射に
よって抵抗率ρｓを有するｎ型のSi基板を構成するもの
であるが、結晶育成における抵抗率ρ０は、中性子照射
によって得る抵抗率ρｓの10倍以上という高い抵抗率と
することに特徴がある。
よって抵抗率ρｓを有するｎ型のSi基板を構成するもの
であるが、結晶育成における抵抗率ρ０は、中性子照射
によって得る抵抗率ρｓの10倍以上という高い抵抗率と
することに特徴がある。
このように育成したシリコン結晶の抵抗率ρ０を、中
性子照射後の抵抗率ρｓの10倍以上とする理由は、育成
する結晶の抵抗率ρ０を10倍未満にその育成結晶におけ
る不純物濃度を高めると、必然的に例えば冒頭に述べた
不純物の偏析等による濃度むらも大きくなって最終的に
中性子照射によって得たｎ型シリコン基板においても、
濃度むらが大きくなることを認めたことによる。また、
このように、育成したｐ型の結晶の不純物濃度が高い場
合には、これをｎ型化する中性子照射線量が大となり、
中性子照射時間の増大化、装置の大型化、これに伴うコ
スト高、ダメージの発生を来すなどの問題が生じる。こ
れに対し、本発明におけるように、結晶育成時の抵抗率
ρ０を、抵抗率ρｓの10倍以上にその不純物の濃度を低
く選定するときは濃度むらの改善、コストの低廉化等を
はかることができる。
性子照射後の抵抗率ρｓの10倍以上とする理由は、育成
する結晶の抵抗率ρ０を10倍未満にその育成結晶におけ
る不純物濃度を高めると、必然的に例えば冒頭に述べた
不純物の偏析等による濃度むらも大きくなって最終的に
中性子照射によって得たｎ型シリコン基板においても、
濃度むらが大きくなることを認めたことによる。また、
このように、育成したｐ型の結晶の不純物濃度が高い場
合には、これをｎ型化する中性子照射線量が大となり、
中性子照射時間の増大化、装置の大型化、これに伴うコ
スト高、ダメージの発生を来すなどの問題が生じる。こ
れに対し、本発明におけるように、結晶育成時の抵抗率
ρ０を、抵抗率ρｓの10倍以上にその不純物の濃度を低
く選定するときは濃度むらの改善、コストの低廉化等を
はかることができる。
またSi基板への中性子照射によってｎ型不純物のりん
Ｐの原子を発生するものであり、中性子照射線量とその
均一照射は、高い精度で設定できることから、所要の濃
度のｎ型基板が確実に得られるので、これによって構成
した本発明による固体撮像装置は、第３図で説明したバ
リアの設定を設計通りに確実に、むらなく設定すること
ができ、冒頭に述べた縞状固定パターンノイズの発生が
回避された。
Ｐの原子を発生するものであり、中性子照射線量とその
均一照射は、高い精度で設定できることから、所要の濃
度のｎ型基板が確実に得られるので、これによって構成
した本発明による固体撮像装置は、第３図で説明したバ
リアの設定を設計通りに確実に、むらなく設定すること
ができ、冒頭に述べた縞状固定パターンノイズの発生が
回避された。
そして、基板（４）の抵抗率ρｓを10〜100Ω・cmと
したことによって画質の良い、特にブルーミングの発生
や白点などの欠陥が回避された固体撮像装置を構成でき
た。すなわち、ρｓが10Ω・cm未満では、基板（４）自
体のｎ型不純物の濃度が高過ぎ、第３図で説明したオー
バーフローに対するポテンシャルバリアが、基板（４）
の表面（1a）よりの位置が近か過ぎる位置となり、受光
部に充分な信号電荷の蓄積を行なうことができなくな
り、また、100Ω・cmを越えると、基板（４）中の酸素
が固体撮像装置の製造工程に伴う熱処理等によって活性
化してドナー化された場合の特性への影響を与える。
したことによって画質の良い、特にブルーミングの発生
や白点などの欠陥が回避された固体撮像装置を構成でき
た。すなわち、ρｓが10Ω・cm未満では、基板（４）自
体のｎ型不純物の濃度が高過ぎ、第３図で説明したオー
バーフローに対するポテンシャルバリアが、基板（４）
の表面（1a）よりの位置が近か過ぎる位置となり、受光
部に充分な信号電荷の蓄積を行なうことができなくな
り、また、100Ω・cmを越えると、基板（４）中の酸素
が固体撮像装置の製造工程に伴う熱処理等によって活性
化してドナー化された場合の特性への影響を与える。
そして、本発明においては、この基板（４）中の酸素
濃度を比較的大きい、２×1017〜1.2×1018atoms/cm3程
度に選定するものであり、このようにすることにより、
この酸素による転位発生核のゲッタリング効果を奏せし
めることができ、欠陥発生の少ない、したがって白点等
の発生を回避した特性の良い固体撮像装置を構成でき
る。
濃度を比較的大きい、２×1017〜1.2×1018atoms/cm3程
度に選定するものであり、このようにすることにより、
この酸素による転位発生核のゲッタリング効果を奏せし
めることができ、欠陥発生の少ない、したがって白点等
の発生を回避した特性の良い固体撮像装置を構成でき
る。
また、育成された結晶体をｐ型としたことによって、
中性子照射によってこのｐ型導電型を打ち消してｎ型に
反転させることになり、中性子照射量を或る程度大きく
選定できるので、より正確に線量制御できる範囲での照
射を行なうことができるので、ρｓの設定をより正確に
行って、より安定した均一の特定の装置の製造が可能と
なる。
中性子照射によってこのｐ型導電型を打ち消してｎ型に
反転させることになり、中性子照射量を或る程度大きく
選定できるので、より正確に線量制御できる範囲での照
射を行なうことができるので、ρｓの設定をより正確に
行って、より安定した均一の特定の装置の製造が可能と
なる。
MCZ法によって、ｐ型のSi結晶体を育成した。
この場合、Si結晶体を育成するSi融液としては、不純
物のドーピングをしていないSi融液を用いた。そして、
このSi融液は石英るつぼ内に収容し、これに直流磁場を
結晶の引上方向と直交する方向に与え、るつぼ或いは種
結晶の支持部、ひいては単結晶引上部の一方、または双
方を相対的に回転させて単結晶体を育成する。このと
き、磁場の印加によって融液の粘性の制御、したがって
対流の制御が行われ、また磁場の強さ、単結晶引上部若
しくは石英るつぼの回転数の制御によって石英るつぼか
らの酸素及びボロンのとり込み量及び拡散の制御を行っ
て育成された結晶の酸素濃度とｐ型の抵抗率ρ０の設定
を行なうことができる。
物のドーピングをしていないSi融液を用いた。そして、
このSi融液は石英るつぼ内に収容し、これに直流磁場を
結晶の引上方向と直交する方向に与え、るつぼ或いは種
結晶の支持部、ひいては単結晶引上部の一方、または双
方を相対的に回転させて単結晶体を育成する。このと
き、磁場の印加によって融液の粘性の制御、したがって
対流の制御が行われ、また磁場の強さ、単結晶引上部若
しくは石英るつぼの回転数の制御によって石英るつぼか
らの酸素及びボロンのとり込み量及び拡散の制御を行っ
て育成された結晶の酸素濃度とｐ型の抵抗率ρ０の設定
を行なうことができる。
このようにして酸素濃度が２×1017〜1.2×1018atoms
/cm3で、抵抗率ρ０が680〜1180Ω・cmのｐ型のSi結晶
体を得た。そして、このSi結晶体からSi基板を切り出
し、これに重水炉及び軽水炉を用いて中性子を照射す
る。このようにして抵抗率ρｓが40〜50Ω・cmのｎ型に
転換された基板（４）を得た。
/cm3で、抵抗率ρ０が680〜1180Ω・cmのｐ型のSi結晶
体を得た。そして、このSi結晶体からSi基板を切り出
し、これに重水炉及び軽水炉を用いて中性子を照射す
る。このようにして抵抗率ρｓが40〜50Ω・cmのｎ型に
転換された基板（４）を得た。
このようにして得た基板（４）に、第１図及び第２図
で説明したように、受光部（１）、シフトレジスタ
（２）及び（３）等を形成してＶ−OFD型すなわち第３
図で説明したオーバーフローバリアおよびオーバーフロ
ードレインを有する固体撮像装置を構成する。
で説明したように、受光部（１）、シフトレジスタ
（２）及び（３）等を形成してＶ−OFD型すなわち第３
図で説明したオーバーフローバリアおよびオーバーフロ
ードレインを有する固体撮像装置を構成する。
上述した例でMCZ法によって、単結晶体の育成を行っ
た場合で、この場合酸素濃度の設定を確実に行なうこと
ができるなどの利点を有するが、そのほかの方法で単結
晶育成を行なうこともできる。
た場合で、この場合酸素濃度の設定を確実に行なうこと
ができるなどの利点を有するが、そのほかの方法で単結
晶育成を行なうこともできる。
上述したように本発明においては、中性子照射によっ
てｎ型不純物のりんＰの生成を行って、ｎ型化した構成
を採るので、予めｎ型不純物をその育成時にドープさせ
た場合における濃度むらの発生を回避できることによっ
て、固定ノイズパターンの発生を確実に回避でき、更に
基板の酸素濃度の特定によってゲッタリング効果を奏せ
しめるようにしたことによって転位の発生を抑制できる
ようにした高品位の固体撮像装置を製造できるという実
用上大きな利益をもたらすものである。
てｎ型不純物のりんＰの生成を行って、ｎ型化した構成
を採るので、予めｎ型不純物をその育成時にドープさせ
た場合における濃度むらの発生を回避できることによっ
て、固定ノイズパターンの発生を確実に回避でき、更に
基板の酸素濃度の特定によってゲッタリング効果を奏せ
しめるようにしたことによって転位の発生を抑制できる
ようにした高品位の固体撮像装置を製造できるという実
用上大きな利益をもたらすものである。
第１図は本発明による固体撮像装置の一例の構成図、第
２図はその要部の略線的拡大断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ断面でのポテンシャル図、第４図は従来の固体撮
像装置による撮像画面を示す図である。 （１）は受光部、（２）及び（３）は垂直及び水平シフ
トレジスタ、（４）はシリコン基板、（５）はｐ型ウェ
ル層、（６）はチャンネルストッパー領域である。
２図はその要部の略線的拡大断面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ断面でのポテンシャル図、第４図は従来の固体撮
像装置による撮像画面を示す図である。 （１）は受光部、（２）及び（３）は垂直及び水平シフ
トレジスタ、（４）はシリコン基板、（５）はｐ型ウェ
ル層、（６）はチャンネルストッパー領域である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊沢 伸幸 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 神戸 秀夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 浜崎 正治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−23282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−109474（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−14066（ＪＰ，Ｂ２) 電子材料委員会編「半導体材料」再版 （昭45−７−30）朝倉書房ＰＰ．91−92
Claims (2)
- 【請求項１】ノンドーピングのシリコン融液をるつぼに
収容し、磁場中結晶育成法により、上記るつぼに含有す
るボロンの溶け込みによる抵抗率ρ０を有し、上記るつ
ぼからの酸素の取り入れ量を制御して、酸素濃度を２×
1017〜1.2×1018atoms/cm3としたｐ型のシリコン結晶を
育成する工程と、 該ｐ型のシリコン結晶に中性子照射を行って所要の抵抗
率ρｓを有するｎ型のシリコン基板を形成する工程とを
有し、 上記シリコン結晶の育成工程における上記ｐ型のシリコ
ン結晶の抵抗率ρ０は、上記所要の抵抗率ρｓの10倍以
上に選定し、 更に、上記所要の抵抗率ρｓを有するシリコン基板にオ
ーバーフローバリアを形成する工程を有する ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項２】ノンドーピングのシリコン融液をるつぼに
収容し、磁場中結晶育成法により、上記るつぼに含有す
るボロンの溶け込みによる抵抗率ρ０を有し、上記るつ
ぼからの酸素の取り入れ量を制御して、酸素濃度を２×
1017〜1.2×1018atoms/cm3としたｐ型のシリコン結晶を
育成する工程と、 該ｐ型のシリコン結晶に中性子照射を行って抵抗率ρｓ
が10〜100Ω・cmのｎ型のシリコン基板を形成する工程
とを有し、 上記シリコン結晶の育成工程における上記ｐ型のシリコ
ン結晶の抵抗率ρ０は、上記抵抗率ρｓの10倍以上に選
定し、 更に、上記抵抗率ρｓを有するシリコン基板にオーバー
フローバリアを形成する工程を有する ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253270A JP2653780B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 固体撮像装置の製造方法 |
| KR860009128A KR870005441A (ko) | 1985-11-12 | 1986-10-30 | 고체촬상장치의 제조방법 |
| US06/927,161 US4836788A (en) | 1985-11-12 | 1986-11-05 | Production of solid-state image pick-up device with uniform distribution of dopants |
| AU64923/86A AU597915B2 (en) | 1985-11-12 | 1986-11-07 | Solid-state image pick-up device with uniform distribution of dopant therein and production method therefor |
| CA000522442A CA1293315C (en) | 1985-11-12 | 1986-11-07 | Solid-state image pick-up device with uniform distribution of dopant therein and production method therefor |
| DE19863638287 DE3638287A1 (de) | 1985-11-12 | 1986-11-10 | Festkoerper-bildaufnahmeeinrichtung mit gleichmaessiger dotierungsverteilung und verfahren zu ihrer herstellung |
| IT22292/86A IT1197967B (it) | 1985-11-12 | 1986-11-11 | Dispositivo di ripresa di immagini, a stato solido, con una distribuzione uniforme di droganti nello stesso e relativo metodo di fabbricazione |
| AT0299986A AT399420B (de) | 1985-11-12 | 1986-11-11 | Verfahren für die herstellung einer festkörper-bildaufnahmevorrichtung |
| FR8615695A FR2590076A1 (fr) | 1985-11-12 | 1986-11-12 | Dispositif capteur d'image du type etat solide avec repartition uniforme d'agent de dopage, et son procede de production |
| GB8627003A GB2183092B (en) | 1985-11-12 | 1986-11-12 | Solid-state image pick-up device with uniform distribution of dopant therein and production method therefor |
| NL8602873A NL194218C (nl) | 1985-11-12 | 1986-11-12 | Werkwijze voor het produceren van een vaste-stof beeldopnemer. |
| CN86107824A CN1006508B (zh) | 1985-11-12 | 1986-11-12 | 掺杂剂均匀分布的固体摄像器及其制造方法 |
| US07/295,515 US4951104A (en) | 1985-11-12 | 1989-01-11 | Solid-state image pick-up device with uniform distribution of dopant therein and production method therefor |
| GB8917103A GB2220300B (en) | 1985-11-12 | 1989-07-26 | A method of manufacturing silicon substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60253270A JP2653780B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62112364A JPS62112364A (ja) | 1987-05-23 |
| JP2653780B2 true JP2653780B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=17248943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60253270A Expired - Lifetime JP2653780B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653780B2 (ja) |
| KR (1) | KR870005441A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53109474A (en) * | 1977-03-07 | 1978-09-25 | Hitachi Ltd | Manufacture for silicon water |
| JPS5723282A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-06 | Toshiba Corp | Solid state image sensor |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP60253270A patent/JP2653780B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-10-30 KR KR860009128A patent/KR870005441A/ko not_active Application Discontinuation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子材料委員会編「半導体材料」再版（昭４５−７−３０）朝倉書房ＰＰ．９１−９２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62112364A (ja) | 1987-05-23 |
| KR870005441A (ko) | 1987-06-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |