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JP3149855B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置およびその製造方法

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JP3149855B2
JP3149855B2 JP24132298A JP24132298A JP3149855B2 JP 3149855 B2 JP3149855 B2 JP 3149855B2 JP 24132298 A JP24132298 A JP 24132298A JP 24132298 A JP24132298 A JP 24132298A JP 3149855 B2 JP3149855 B2 JP 3149855B2
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solid
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豪 永田
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置、特
に、スミアの発生を抑制することのできる固体撮像装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブ型ＸＹアドレス方式の固体撮
像装置であるＣＭＯＳセンサの基本セルを図１に示す。
１０はＰ型シリコン基板、１２はＰ型ウェル、１４はフ
ォトダイオードとなるＮ型領域（光電変換領域）、１６
はゲートＳｉＯ2 膜、１８はリセットゲートとなるポリ
シリコン、２０はリセットドレインとなるＮ+ 型領域、
２１は素子分離のためのフィールド酸化膜、２２は遮光
膜となる金属膜であり光が入射する開口２３を規定す
る。光電変換領域と遮光膜との間には、層間絶縁膜や配
線層が設けられている。２４は選択スイッチＭＯＳトラ
ンジスタ２６を含むソースフォロワアンプである。ソー
スフォロワアンプは、検出用ＭＯＳトランジスタ２８お
よび負荷用ＭＯＳトランジスタ２９よりなる。検出用Ｍ
ＯＳトランジスタ２８のゲートは光電変換領域１４に接
続されている。
【０００３】このような構成のＣＭＯＳセンサは次のよ
うに動作する。すなわち、まず、リセットゲート１８に
ハイパルスφR を印加することにより、フォトダイオー
ドとなるＮ型領域１４の電位をセットする。次に、リセ
ットゲート１８にローパルスφR を印加することによ
り、空乏層中に光電変換された電荷を蓄積する。蓄積さ
れた電荷量により、フォトダイオードの電位は変動し、
その電位変化をソースフォロワアンプ２４の出力端子３
０から出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＣＭＯＳセンサ
の構造では、開口を規定する遮光膜２２とシリコン基板
１０上の光電変換領域１４との間に層間絶縁膜および複
数の配線層が存在するため、遮光膜２２と光電変換領域
１４との間隔が非常に大きくなり、開口２３から入射し
た光の回折効果により回折された入射光２５が、図１に
示すように光電変換領域１４の周辺部に入射する。
【０００５】したがって、従来のＣＭＯＳセンサの構造
では、光の回折効果により光電変換領域の周辺部に入射
した光による光電変換で発生した偽信号（一般にスミア
と呼ばれる）が発生するという欠点があった。
【０００６】さらに、この偽信号が、隣接する他の光電
変換領域、あるいはソースフォロワアンプ２４の拡散層
にトラップされ、映像信号のＳ／Ｎが劣化するという欠
点があった。
【０００７】本発明の目的は、上記欠点を解消した固体
撮像装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、上記の固体撮像装置
を製造する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様である固
体撮像装置は、シリコン基板に光電変換領域を備え、光
電変換領域の表面でその周辺を縁取る平面をシリサイド
化し、シリサイド化された領域で光電変換領域の光入射
領域を規定している。シリサイド化された領域は、スミ
ア発生の原因となる光の入射をさえぎる。
【００１０】このような固体撮像装置は、シリコン基板
に光電変換領域を形成する工程と、光電変換領域の光入
射領域を規定するために、光電変換領域の表面で光電変
換領域の周辺を縁取る平面をシリサイド化する工程とを
含む製造方法により製造される。
【００１１】また本発明の他の態様の固体撮像装置は、
シリコン基板に光電変換領域とリセットゲートとリセッ
トドレイン領域とを備え、光電変換領域の上方に開口を
規定する遮光膜を備え、光電変換領域の表面で光電変換
領域の周辺を縁取る平面をシリサイド化し、シリサイド
化された領域で、開口からの回折光の入射をさえぎる構
成となっている。
【００１２】このような固体撮像装置は、シリコン基板
内に、このシリコン基板とは逆導電型の領域を光電変換
領域として形成する工程と、シリコン基板上にリセット
ゲートを形成する工程と、シリコン基板内に、シリコン
基板とは逆導電型のリセットドレイン領域を形成する工
程と、光電変換領域の光入射領域を規定するために、光
電変換領域の表面で光電変換領域の周辺を縁取る平面を
シリサイド化する工程と、光電変換領域の上方に、開口
を規定する遮光膜を形成する工程を含む製造方法により
製造される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２は、本発明の一実施例である
ＣＭＯＳセンサの基本セルを示す図である。図１に示し
たＣＭＯＳセンサの構造と基本的に同じであるが、光電
変換領域１４の周辺を縁取る平面をシリサイド化し、シ
リサイド化された領域（シリサイド領域）３２で光電変
換領域の光入射領域（開口領域）を規定している点が異
なっている。なお図２では、図１と同じ構成要素には同
一の参照番号を付して示す。
【００１４】このような構造のＣＭＯＳセンサでは、シ
リサイド領域３２が光電変換領域１４の表面に配置され
ているため、スミアの原因となるような光が回折入射す
る間隔が存在しない。したがって、光電変換領域１４に
はスミアの発生原因となる光の入射がさえぎられる。
【００１５】次に、本実施例のＣＭＯＳセンサの基本セ
ルの製造方法を説明する。図３，図４は、その製造工程
の一例を説明するための図である。
【００１６】まず、図３（Ａ）に示すように、Ｐ型シリ
コン基板１０を用意する。
【００１７】次に、図３（Ｂ）に示すように、素子分離
（分離距離０．６μｍ）のためのフィールド酸化膜２１
を形成する。
【００１８】次に、図３（Ｃ）に示すように、ホウ素
（Ｂ）をイオン注入してＰ型ウェル１２を形成する。イ
オン注入は、例えば注入エネルギー３００ｋｅＶ，ドー
ズ量１×１０13／ｃｍ2 、１００ｋｅＶ，５×１０12／
ｃｍ2 、６０ｋｅＶ，２．５×１０12／ｃｍ2 の条件で
３回連続して行う。なお、基板濃度のままでも素子特性
が得られる場合、Ｐ型ウェル形成工程は省略できる。
【００１９】次に、図３（Ｄ）に示すように、厚さ１０
ｎｍ程度のＳｉＯ2 膜３４を形成し、続いてＳｉＯ2 膜
上にリセットゲート１８を形成する。ゲートは、ポリシ
リコン、またはポリシリコンとＷシリサイドの２層構造
よりなるポリサイドで形成することができる。次に、例
えばヒ素（Ａｓ）を注入エネルギー７０ｋｅＶ，ドーズ
量１×１０16／ｃｍ2 で注入し、Ｎ+ 型領域よりなるリ
セットドレイン２０を形成する。次に、リセットドレイ
ン領域をレジストで被覆し、例えばリン（Ｐ）を注入エ
ネルギー１５０ｋｅＶ，ドーズ量１×１０13／ｃｍ2 で
注入し、Ｎ型領域よりなる光電変換領域１４を形成す
る。
【００２０】次に、図４（Ｅ）に示すように、シリサイ
ド化したい光電変換領域１４上のゲートＳｉＯ2 膜３４
を除去する。すなわち、光電変換領域の周辺を縁取る平
面上のゲートＳｉＯ2 膜３４を除去する。
【００２１】この例では、シリサイド領域の形成のため
のＳｉＯ2 膜３４は、同時にゲートＳｉＯ2 膜１６をも
形成するようにしているが、図３（Ｄ）のリセットゲー
ト１８を形成後に、ゲート１８の下側のＳｉＯ2 膜以外
の他のすべてのゲートＳｉＯ 2 膜を除去した後に、厚さ
５０ｎｍ程度の新たなＳｉＯ2 膜を形成してもよい。
【００２２】次に、図４（Ｆ）に示すように、ＳｉＯ2
膜が除去された部分に４０ｎｍ程度の厚さのＴｉをスパ
ッタにより堆積した後、１分間，７００℃で加熱処理し
て、シリサイド領域３２を形成する。その後、ＳｉＯ2
膜３４を除去する。リセットゲート１８の下側のＳｉＯ
2 膜は、ゲートＳｉＯ2 膜１６となる。
【００２３】この例では、Ｔｉのシリサイド層を形成し
たが、これに限定されるものではなく、一般に、Ｍｏ，
Ｗ，Ｃｏなどの高融点金属のシリサイド層を形成するこ
とができる。
【００２４】その後、層間膜，配線，および遮光膜を形
成して、図２に示した基本セルを作製する。
【００２５】以上の実施例では、シリサイド層を光電変
換領域の周辺にのみ形成したが、リセットドレイン領域
上にシリサイド層を低抵抗の電極として同時に形成して
もよい。
【００２６】図５は、リセットドレイン領域１６上にも
シリサイド層を形成したＣＭＯＳセンサの基本セルを示
す図である。リセットドレイン２０上に形成されたシリ
サイド層を３６で示している。この様にすることで、コ
ンタクト抵抗を低減できる。
【００２７】図６には、この基本セルの製造方法を示
す。図３，図４で説明した工程と基本的に同じである
が、ＳｉＯ2 膜の形成のみ異なる。図６（Ａ）に示すよ
うに、ＳｉＯ2 膜３４は、光電変換領域の周辺を縁取る
平面上のＳｉＯ2 膜のみならず、リセットドレイン領域
１６上のＳｉＯ2 膜も除去される。次に、図６（Ｂ）に
示すように、Ｔｉをスパッタにより堆積し、加熱処理し
てシリサイド層３２，３６を形成する。シリサイド層３
６は、リセットドレイン領域２０上に形成されたＴｉシ
リサイド層である。
【００２８】以上の実施例では、ソースフォロワアンプ
の検出用ＭＯＳＦＥＴのゲートは、光電変換領域に接続
しているが、光電変換領域の周辺に設けられたシリサイ
ド層３２に接続してもよい。
【００２９】以上本発明の固体撮像装置をＣＭＯＳセン
サについて説明したが、本発明はＣＣＤセンサにも適用
できることは明らかである。
【００３０】
【発明の効果】本発明の固体撮像装置は、シリサイド化
領域がシリコン表面に配置されているため、スミアの原
因となるような光が回折入射する間隔が存在しない。し
たがって、光電変換領域には、スミア発生の原因となる
光の入射がさえぎられる。
【００３１】このため、光の回折効果により光電変換領
域の周辺領域に入射した光による光電変換で発生した偽
信号の発生を抑制することができる。さらに、この偽信
号が隣接する他の光電変換領域、あるいは出力回路の拡
散層にトラップされ、映像信号のＳ／Ｎが劣化を抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクティブ型ＸＹアドレス方式の固体撮像装置
であるＣＭＯＳセンサの基本セルを示す図である。
【図２】本発明の一実施例であるＣＭＯＳセンサの基本
セルを示す図である。
【図３】図２の基本セルの製造工程の一例を説明するた
めの図である。
【図４】図２の基本セルの製造工程の一例を説明するた
めの図である。
【図５】リセットドレイン領域上にもシリサイド層を形
成したＣＭＯＳセンサの基本セルを示す図である。
【図６】図５の基本セルの製造工程の一例を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
１０ Ｐ型シリコン基板 １２ Ｐ型ウェル １４ Ｎ型領域 １６ ゲートＳｉＯ2 膜 １８ リセットゲート ２０ リセットドレイン ２１ フィールド酸化膜 ２２ 遮光膜 ２３ 開口 ２４ ソースフォロワアンプ ２５ 回折光 ２６ 選択スイッチＭＯＳトランジスタ ２８ 検出用ＭＯＳトランジスタ ２９ 負荷用ＭＯＳトランジスタ ３０ 出力端子 ３２ シリサイド領域 ３４ ＳｉＯ2 膜 ３６ シリサイド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 H01L 27/146 H01L 27/148 H04N 5/335

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光電変換領域を備えた固体撮像装置におい
    て、 前記光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁
    取る平面をシリサイド化し、シリサイド化された領域で
    前記光電変換領域の光入射領域を規定することを特徴と
    する固体撮像装置。
  2. 【請求項２】前記シリサイド化された領域が、スミア発
    生の原因となる光の入射をさえぎることを特徴とする請
    求項１記載の固体撮像装置。
  3. 【請求項３】固体撮像装置がＣＭＯＳセンサまたはＣＣ
    Ｄセンサであることを特徴とする請求項１または２記載
    の固体撮像装置。
  4. 【請求項４】光電変換領域と、リセットゲート電極と、
    リセットドレイン領域とを備えた固体撮像装置におい
    て、 前記光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁
    取る平面をシリサイド化し、シリサイド化された領域で
    前記光電変換領域の光入射領域を規定することを特徴と
    する固体撮像装置。
  5. 【請求項５】光電変換領域と、リセットゲート電極と、
    リセットドレイン領域とを備えた固体撮像装置におい
    て、 前記光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁
    取る平面をシリサイド化し、シリサイド化された領域で
    前記光電変換領域の光入射領域を規定し、さらに前記リ
    セットドレイン領域の表面をシリサイド化したことを特
    徴とする固体撮像装置。
  6. 【請求項６】前記光電変換領域の表面のシリサイド化さ
    れた領域が、スミアの発生原因となる光の入射をさえぎ
    ることを特徴とする請求項４または５記載の固体撮像装
    置。
  7. 【請求項７】前記シリサイド化された領域は、高融点金
    属のシリサイドよりなることを特徴とする請求項１〜６
    のいずれかに記載の固体撮像装置。
  8. 【請求項８】光電変換領域と、この光電変換領域の上方
    に開口を規定する遮光膜とを備えた固体撮像装置におい
    て、 前記光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁
    取る平面をシリサイド化し、シリサイド化された領域
    で、前記開口からの回折光の入射をさえぎることを特徴
    とする固体撮像装置。
  9. 【請求項９】光電変換領域と、この光電変換領域の上方
    に開口を規定する遮光膜と、リセットゲート電極と、リ
    セットドレイン領域とを備えた固体撮像装置において、 前記光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁
    取る平面をシリサイド化し、シリサイド化された領域
    で、前記開口からの回折光の入射をさえぎることを特徴
    とする固体撮像装置。
  10. 【請求項１０】光電変換領域と、この光電変換領域の上
    方に開口を規定する遮光膜と、リセットゲート電極と、
    リセットドレイン領域とを備えた固体撮像装置におい
    て、 前記光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁
    取る平面をシリサイド化し、シリサイド化された領域
    で、前記開口からの回折光の入射をさえぎり、さらに前
    記リセットドレイン領域の表面をシリサイド化したこと
    を特徴とする固体撮像装置。
  11. 【請求項１１】前記シリサイド化された領域は、高融点
    金属のシリサイドよりなることを特徴とする請求項８〜
    １０のいずれかに記載の固体撮像装置。
  12. 【請求項１２】シリコン基板内に、シリコン基板とは逆
    導電型の領域を光電変換領域として形成する工程と、 前記光電変換領域の光入射領域を規定するために、前記
    光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁取る
    平面をシリサイド化する工程と、 を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】前記光電変換領域の上方に、開口を規定
    する遮光膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とす
    る請求項１２記載の固体撮像装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】シリコン基板内に、シリコン基板とは逆
    導電型の領域を光電変換領域として形成する工程と、 前記シリコン基板上にリセットゲートを形成する工程
    と、 前記シリコン基板内に、シリコン基板とは逆導電型のリ
    セットドレイン領域を形成する工程と、 前記光電変換領域の光入射領域を規定するために、前記
    光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁取る
    平面をシリサイド化する工程と、を含むことを特徴とす
    る固体撮像装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】シリコン基板内にウェルを形成する工程
    と、 前記ウェル内に、ウェルとは逆導電型の領域を光電変換
    領域として形成する工程と、 前記ウェル上にリセットゲートを形成する工程と、 前記ウェル内に、ウェルとは逆導電型のリセットドレイ
    ン領域を形成する工程と、 前記光電変換領域の光入射領域を規定するために、前記
    光電変換領域の表面で前記光電変換領域の周辺を縁取る
    平面をシリサイド化する工程と、を含むことを特徴とす
    る固体撮像装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】前記シリサイド化の工程の際に、前記リ
    セットドレイン領域の表面も同時にシリサイド化するこ
    とを特徴とする請求項１４または１５記載の固体撮像装
    置の製造方法。
  17. 【請求項１７】前記光電変換領域の上方に、開口を規定
    する遮光膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とす
    る請求項１４，１５または１６記載の固体撮像装置の製
    造方法。
  18. 【請求項１８】前記シリサイド化は、高融点金属を堆積
    し、加熱処理することにより行うことを特徴とする請求
    項１２〜１７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方
    法。
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