JP4561328B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、CCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(complementary MOS)センサなどの固体撮像装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor or a CMOS (complementary MOS) sensor, and a manufacturing method thereof.
CCDやCMOSセンサなどの固体撮像装置では、一般的に、n型半導体基板上にn型エピタキシャル層を積層した基板構造、あるいはp型半導体基板上にp型エピタキシャル層を積層した基板構造が用いられる。CCDセンサでは前者の基板構造が採用され、CMOSセンサでは後者の基板構造が採用されることが多い。 In a solid-state imaging device such as a CCD or a CMOS sensor, a substrate structure in which an n-type epitaxial layer is stacked on an n-type semiconductor substrate or a substrate structure in which a p-type epitaxial layer is stacked on a p-type semiconductor substrate is generally used. . In the CCD sensor, the former substrate structure is often used, and in the CMOS sensor, the latter substrate structure is often employed.
CCDセンサにおいて、n型半導体基板上にn型エピタキシャル層を積層した基板構造が多く採用されるのは、縦型オーバーフロードレインを実現しようとする場合には、半導体基板自体はn型であることが前提になるからである。CMOSセンサにおいては、高輝度被写体撮像時のブルーミング抑制のためにn型半導体基板上にn型エピタキシャル層を積層した基板構造が採用される場合がある。 In a CCD sensor, a substrate structure in which an n-type epitaxial layer is stacked on an n-type semiconductor substrate is often used. When a vertical overflow drain is to be realized, the semiconductor substrate itself may be n-type. This is because it is a premise. In a CMOS sensor, a substrate structure in which an n-type epitaxial layer is stacked on an n-type semiconductor substrate may be employed in order to suppress blooming during high-luminance subject imaging.
図8は、n型半導体基板を用いた場合の従来の固体撮像装置の断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional solid-state imaging device using an n-type semiconductor substrate.
n型半導体基板101の上部にn型エピタキシャル層102が形成され、n型エピタキシャル層102内にp型ウェル103が形成されている。このp型ウェル103にCCDセンサや、CMOSセンサを構成する撮像素子が形成される。p型ウェル103にはp+コンタクト領域104が形成され、p+コンタクト領域104に接続する端子105が形成されている。n型エピタキシャル層102にはn+コンタクト領域106が形成され、n+コンタクト領域106に接続する端子107が形成されている。
An n-type
上記の固体撮像装置では、表面側に形成された端子105を接地電位GNDに固定し、端子105と端子107との間に基板電圧Vsubを印加することにより、p型ウェル103とn型半導体基板101との間に容易に逆バイアスを加えることができる。この基板電圧Vsubを通常6〜12V程度の間で制御することによりオーバーフローバリアが制御される。また、電子シャッタ時には基板電圧Vsubは20V程度に制御される。このように上記の基板構成では、p型ウェル103とn型半導体基板101との間の電圧を、表面側から容易にかつ適切に制御可能である。
In the solid-state imaging device described above, the
特許文献1では、図9に示すように、n型半導体基板111上にp型エピタキシャル層112を形成した基板構造が開示されているが、現実的にはこの基板構造は採用されていない。この理由について説明する。
p型エピタキシャル層112を接地電位GNDに固定し、p型エピタキシャル層112とn型半導体基板111との間に基板電圧Vsubを印加した場合には、p型エピタキシャル層112とn型半導体基板111との間で発生する空乏層113がチップ端面Fにまで伸びる。チップ端面Fには基板内部にくらべて欠陥が多く存在するため、チップ端面Fに空乏層113が伸びると、チップ端面Fにおいて非常に大きいリーク電流が発生する。このため、p型エピタキシャル層112とn型半導体基板111との間に適切な逆バイアスを印加することができず、また、リーク電流のため無駄な消費電力が発生してしまう。
When the p-type
また、図9に示す基板構造では、表面側からn型半導体基板111とp型エピタキシャル層112に電圧を印加できない。このため、n型半導体基板111の裏面側に端子を形成する必要もある。通常、n型半導体基板111の裏面には、表面側のプロセスと同時に堆積された各種の膜が存在するため、これらの不要な膜を除去するための洗浄工程を新たに追加する必要があり、工程コストが高くなる。また、パッケージ構造を変更する必要も生じ、パッケージコストも高くなってしまう。
In the substrate structure shown in FIG. 9, no voltage can be applied to the n-
上記の事情から、従来では、図8に示すように、n型半導体基板101に形成したn型エピタキシャル層102内にp型ウェル103を形成し、p型ウェル103内に撮像素子を形成している。この構造では、p型ウェル103とn型エピタキシャル層102とのpn接合はチップ端面Fには存在しないことから、上記の問題はない。また、表面側に形成された端子を用いて基板電圧Vsubの印加が可能となる。同様の理由で、p型半導体基板上にn型エピタキシャル層が形成された基板構造は採用されず、p型半導体基板上にp型エピタキシャル層が形成された基板構造が多く用いられる。
From the above situation, conventionally, as shown in FIG. 8, a p-
ところで、n型半導体基板を用いた場合には、n型エピタキシャル層102に形成されたp型ウェル103には、センサ部としてn型領域が形成され、各センサ部の間にはp型のチャネルストッパが形成される。チャネルストッパは、隣接するセンサ部間での信号電子の流出入を防止して、混色を防ぐために設けられる。
しかしながら、画素が微細化するに伴い、混色を防ぐことが困難になりつつある。これは、画素間の領域が非常に狭くなるため、画素間に形成されるチャネルストッパの幅も狭くなっていくからである。混色を防止する対策としては、チャネルストッパを深く形成することが上げられる。このためには、イオン注入の回数の増加、深いイオン注入を実施できる高エネルギーイオン注入装置が必要となり、コストが高くなってしまうという問題がある。 However, as pixels become finer, it is becoming difficult to prevent color mixing. This is because the area between the pixels becomes very narrow, and the width of the channel stopper formed between the pixels also becomes narrow. As a measure for preventing color mixing, forming the channel stopper deeply can be raised. For this purpose, there is a problem that the number of times of ion implantation is increased and a high energy ion implantation apparatus capable of performing deep ion implantation is required, resulting in an increase in cost.
これは、n型半導体基板101上にn型エピタキシャル層102を有する基板構造を採用する場合には、n型エピタキシャル層102のn型を打ち消す量のp型不純物を注入する必要があるため、高濃度かつ深いp型のチャネルストッパの作製が困難となることに起因する。
This is because, when a substrate structure having the n-type
従って、容易に混色を防止する観点からは、n型半導体基板にp型エピタキシャル層が形成された基板構造を用いることが好ましい。しかしながら、半導体基板上に極性の異なるエピタキシャル層を形成すると、上記したチップ端面Fにおいてリーク電流が発生してしまうという問題がある。同様にして、例えば信号電荷として正孔を用いる場合には、p型半導体基板上にn型エピタキシャルが形成された基板構造を用いることが素子特性上好ましい場合がある。 Therefore, from the viewpoint of easily preventing color mixing, it is preferable to use a substrate structure in which a p-type epitaxial layer is formed on an n-type semiconductor substrate. However, when epitaxial layers having different polarities are formed on a semiconductor substrate, there is a problem that a leak current is generated on the chip end face F described above. Similarly, for example, when holes are used as signal charges, it may be preferable in terms of device characteristics to use a substrate structure in which n-type epitaxial is formed on a p-type semiconductor substrate.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第1導電型の半導体基板上に第2導電型のエピタキシャル層が形成された基板構造をもち、かつ、チップ端面に発生するリーク電流を抑制することができる固体撮像装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to have a substrate structure in which an epitaxial layer of a second conductivity type is formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and to be generated on a chip end face. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same that can suppress leakage current.
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第2導電型のエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層に形成された撮像素子部と、前記撮像素子部を取り囲むように前記エピタキシャル層に埋め込まれた埋め込み電極と、前記埋め込み電極の周囲の前記エピタキシャル層に形成され、前記半導体基板に電気的に接続する第1導電型半導体層とを有する。 In order to achieve the above object, a solid-state imaging device of the present invention includes a first conductive type semiconductor substrate, a second conductive type epitaxial layer formed on the semiconductor substrate, and an imaging formed on the epitaxial layer. An element portion; a buried electrode embedded in the epitaxial layer so as to surround the imaging element portion; and a first conductivity type semiconductor formed in the epitaxial layer around the buried electrode and electrically connected to the semiconductor substrate And having a layer.
上記の本発明の固体撮像装置では、撮像素子部を取り囲むようにエピタキシャル層に形成された埋め込み電極および第1導電型半導体層により、埋め込み電極により取り囲まれた内側のエピタキシャル層と、その外側のエピタキシャル層とが電気的に分離される。
埋め込み電極は、第1導電型半導体層を介して第1導電型の半導体基板と電気的に接続されている。したがって、埋め込み電極と内側のエピタキシャル層との間に基板電圧を印加した場合には、エピタキシャル層と半導体基板との間に基板電圧がかかる。ここで、埋め込み電極より外側のエピタキシャル層は、電気的に浮遊状態にあることから、外側のエピタキシャル層と半導体基板との間には電圧がかからない。
In the solid-state imaging device of the present invention, the inner epitaxial layer surrounded by the buried electrode and the outer epitaxial layer surrounded by the buried electrode and the first conductivity type semiconductor layer formed in the epitaxial layer so as to surround the imaging element portion. The layers are electrically separated.
The embedded electrode is electrically connected to the first conductivity type semiconductor substrate via the first conductivity type semiconductor layer. Therefore, when a substrate voltage is applied between the buried electrode and the inner epitaxial layer, the substrate voltage is applied between the epitaxial layer and the semiconductor substrate. Here, since the epitaxial layer outside the buried electrode is in an electrically floating state, no voltage is applied between the outer epitaxial layer and the semiconductor substrate.
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、第1導電型の半導体基板上に、第2導電型のエピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層に、撮像素子領域を取り囲む溝を形成する工程と、前記溝内に第1導電型不純物を含有する埋め込み電極を形成する工程と、熱処理により前記埋め込み電極内の前記第1導電型不純物を前記溝の内壁における前記エピタキシャル層に拡散させて、前記半導体基板に電気的に接続する第1導電型半導体層を形成する工程と、前記エピタキシャル層の前記撮像素子領域に撮像素子を形成する工程とを有する。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a step of forming a second conductivity type epitaxial layer on a first conductivity type semiconductor substrate, and an imaging element region in the epitaxial layer. Forming a trench surrounding the first conductive type impurity in the trench, and forming a buried electrode containing a first conductivity type impurity in the trench, and heat-treating the first conductivity type impurity in the buried electrode on the inner wall of the trench by heat treatment. Forming a first conductive type semiconductor layer that is diffused in a layer and electrically connected to the semiconductor substrate; and forming an image sensor in the image sensor region of the epitaxial layer.
上記の本発明の固体撮像装置の製造方法では、エピタキシャル層に撮像素子領域を取り囲む溝を形成した後に、溝内に第1導電型不純物を含有する埋め込み電極を形成し、熱処理により埋め込み電極内の第1導電型不純物を溝の内壁におけるエピタキシャル層に拡散させることにより、溝の内側のエピタキシャル層と外側のエピタキシャル層とを電気的に分離し、かつ、半導体基板に電気的に接続された埋め込み電極が製造される。 In the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention described above, after forming the groove surrounding the imaging element region in the epitaxial layer, the embedded electrode containing the first conductivity type impurity is formed in the groove, and heat treatment is performed in the embedded electrode. By diffusing the first conductivity type impurity in the epitaxial layer on the inner wall of the groove, the epitaxial layer inside the groove and the epitaxial layer outside are electrically separated, and the buried electrode is electrically connected to the semiconductor substrate. Is manufactured.
本発明の固体撮像装置およびその製造方法によれば、第1導電型の半導体基板上に第2導電型のエピタキシャル層が形成された基板構造をもち、かつ、チップ端面に発生するリーク電流を抑制することができる固体撮像装置を実現することができる。 According to the solid-state imaging device and the method of manufacturing the same of the present invention, it has a substrate structure in which an epitaxial layer of the second conductivity type is formed on the semiconductor substrate of the first conductivity type, and suppresses leakage current generated at the chip end face. It is possible to realize a solid-state imaging device that can do this.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、一例として第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とする例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type will be described as an example.
図1は、本実施形態に係る固体撮像装置の概略断面図である。図2は、本実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
例えばn型シリコンウエハからなるn型半導体基板1上に、n型半導体基板1よりも高濃度にn型不純物を含有し、n型半導体基板1よりも低抵抗のn+半導体層2が形成されている。n+半導体層2は、小さい時定数で基板電圧Vsubがチップ全体にかかるようにするために設けられている。また、n+半導体層2はn型半導体基板1中のn型不純物の濃度むらによるセンサ感度への影響の低減や、電子シャッタ電圧の低減の目的も有している。
For example, an n + semiconductor layer 2 containing n-type impurities at a higher concentration than the n-
n+半導体層2上には、p型エピタキシャルシリコンからなるp型エピタキシャル層3が形成されている。撮像素子領域Arを取り囲むように、p型エピタキシャル層3には埋め込み電極4が形成されている。埋め込み電極4は、例えばn型不純物(リン(P)あるいは砒素(As))を高濃度に含むポリシリコンあるいはアモルファスシリコンである。
A p-
埋め込み電極4の周囲、すなわち埋め込み電極4に隣接する部位におけるp型エピタキシャル層3には、n+拡散層5が形成されている。n+拡散層5は、撮像素子領域Arを取り囲み、かつ、n+半導体層2に到達する深さまで形成されている。なお、n+拡散層5は、n+半導体層2を貫きn型半導体基板1に到達する深さまで形成されていてもよい。
An n + diffusion layer 5 is formed in the p-
撮像素子領域Arを取り囲む埋め込み電極4およびn+拡散層5により、p型エピタキシャル層3は、内側のp型エピタキシャル層3aと、外側のp型エピタキシャル層3bとに電気的に分離されている。埋め込み電極4を中心としたn+拡散層5の拡散幅dは、例えば0.5μm〜1μmである。
The p-
内側のp型エピタキシャル層3aには、必要に応じてp型ウェル6が形成されている。撮像素子領域Arにおけるp型ウェル6には撮像素子部が形成される。撮像素子部は、CCDセンサの場合にはセンサ部および転送レジスタを有し、CMOSセンサの場合にはセンサ部およびトランジスタ部を有する。
A p-
p型ウェル6には、p+コンタクト領域7が形成されている。p+コンタクト領域7は、内側のp型ウェル6およびp型エピタキシャル層3aの全体に、小さい時定数でバイアスがかかるようにするために設けられている。図2に示す例では、p+コンタクト領域7は、内側の領域を取り囲むように形成されているが、途切れていてもよく、特に限定はない。
A p + contact region 7 is formed in the p-
p型エピタキシャル層3上には酸化シリコン膜などからなる絶縁膜8が形成されている。絶縁膜8には、p+コンタクト領域7に接続する端子9が形成されている。端子9は、p+コンタクト領域7上の少なくとも1点に形成されていればよい。
An insulating
絶縁膜8上には、埋め込み電極4に接続する端子10が形成されている。端子10は、少なくとも1箇所に形成されていればよい。
A terminal 10 connected to the buried
上記の端子9は接地電位GNDに固定され、端子9と端子10との間に基板電圧Vsubが印加される。本実施形態では、n型半導体基板1の表面側(一方の面側)に形成された端子9,10を用いて基板電圧Vsubが供給される。撮像時の基板電圧Vsubは、たとえば6〜12Vであり、電子シャッタ時の基板電圧Vsubは20V程度となる。
The
図3は、内側のp型エピタキシャル層3aに形成される撮像素子部の要部断面図である。なお、図3では一例としてCCDセンサの場合の断面構造を示すが、CMOSセンサであってもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the image pickup element portion formed in the inner p-
センサ部20の領域におけるp型ウェル6には、n型半導体領域21が形成され、n型半導体領域21の表面にはp+半導体領域22が形成されている。表面にp+半導体領域22が形成されていることにより、暗電流を低減した埋め込みフォトダイオードからなるセンサ部20が構成される。図示はしないが、センサ部20はマトリックス状に複数配置されている。
An n-
n型半導体領域21の両側には、p型ウェル23が形成され、p型ウェル23内にはn型領域からなる転送チャネル24が形成されている。
A p-
n型半導体領域21と一方側(図中右側)の転送チャネル24との間のp型領域が、センサ部20のn型半導体領域21に蓄積された信号電荷(本例では電子)を転送チャネル24に読み出すための読み出しゲート領域25となる。n型半導体領域21と他方側(図中左側)の転送チャネル24との間には、高濃度にp型不純物を含有するチャネルストッパ26が形成されている。
A p-type region between the n-
転送チャネル24上には、絶縁膜8を介して転送電極27が形成されている。転送電極27は、例えばポリシリコンからなる。
A
図示はしないが、転送電極27を被覆しセンサ部20を開口する遮光膜が形成されており、必要に応じてさらに上層に、層内レンズや、カラーフィルタや、オンチップレンズが形成される。
Although not shown, a light shielding film that covers the
上記の固体撮像装置では、端子9は接地電位GNDに固定され、端子9と端子10との間に基板電圧Vsubが印加される。本実施形態では、n型半導体基板1の表面側(一方の面側)に形成された端子9,10を用いて基板電圧Vsubが供給される。撮像時の基板電圧Vsubは、たとえば6〜12Vであり、電子シャッタ時の基板電圧Vsubは20V程度となる。
In the solid-state imaging device, the
埋め込み電極4およびn+拡散層5により、内側のp型エピタキシャル層3aと外側のp型エピタキシャル層3bとが電気的に分離されている。そして、埋め込み電極4はn+拡散層5を介してn+半導体層2と電気的に接続されているため、端子9と端子10との間に基板電圧Vsubを印加することにより、内側のp型エピタキシャル層3aとその下部のn+半導体層2との間に、逆バイアスがかかる。外側のp型エピタキシャル層3bは電気的に浮遊状態にあるため、n+半導体層2やn型半導体基板1の電位と同程度の電位に留まる。
The embedded
このように、外側のp型エピタキシャル層3bと、n型半導体基板1およびn+半導体層2との間には逆バイアスはかからないため、空乏層は伸びない。したがって、チップ端面Fにおける外側のp型エピタキシャル層3bとn型半導体基板1との間で発生するリーク電流を抑制することができる。
Thus, since no reverse bias is applied between the outer p-
本実施形態では、p型エピタキシャル層3の表面に形成された端子9と、端子10を用いて基板電圧Vsubを印加できることから、n型半導体基板1の裏面に基板電圧印加用の端子を設ける必要がない。このため、工程コストや、パッケージコストを増加させることもない。
In the present embodiment, since the substrate voltage Vsub can be applied using the
この理由は、通常、n型半導体基板1の裏面には、表面側のプロセスと同時に堆積された各種の膜が存在するため、n型半導体基板1の裏面に端子を形成する場合にはこれらの不要な膜を除去するための洗浄工程を新たに追加する必要があるからである。また、パッケージ構造を変更する必要も生じるからである。
This is because, on the back surface of the n-
また、n型エピタキシャル層内に撮像素子部を形成する場合に比較して、p型エピタキシャル層内に撮像素子部を形成することにより、特に2μm以下の小型画素を備えた固体撮像装置で問題となる混色を抑制することができる。 Also, compared with the case where the image pickup element portion is formed in the n-type epitaxial layer, the problem is caused in particular in a solid-state image pickup device having a small pixel of 2 μm or less by forming the image pickup element portion in the p-type epitaxial layer. Color mixing can be suppressed.
さらに、n型半導体基板1と、p型エピタキシャル層3との間に必要により低抵抗なn+半導体層2を介在させることにより、小さい時定数で基板電圧Vsubをチップ全体にかけることができる。このため、高速な電子シャッタ動作が実現できる。また、n型半導体基板1中のn型不純物の濃度むらによるセンサ感度への影響を低減でき、電子シャッタ電圧を低減することもできる。
Further, by interposing an n + semiconductor layer 2 having a low resistance if necessary between the n-
次に、上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について、図4から図7を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図4(a)に示すように、n型半導体基板1上に、n+半導体層2を形成する。n+半導体層2の形成は、例えばn型半導体基板1の表面にn型不純物を打ち込むイオン注入法を用いても、n型半導体基板1上にn+エピタキシャル層を形成するエピタキシャル成長法を用いてもよい。
First, as shown in FIG. 4A, an n + semiconductor layer 2 is formed on an n-
次に、図4(b)に示すように、n+半導体層2上にエピタキシャル成長法により、p型エピタキシャル層3を形成する。一般的な可視光の固体撮像装置の場合、p型不純物濃度が1×1014cm−3〜1×1016cm−3であり、厚みが数μm〜10数μmのp型エピタキシャル層3を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a p-
次に、図5(a)に示すように、撮像素子領域Arの全体を取り囲む溝Mを形成する。例えば、p型エピタキシャル層3上にリソグラフィ技術を用いて溝Mとなる部位を露出するパターンをもつエッチングマスクを形成した後、p型エピタキシャル層3をドライエッチングすることにより溝Mを形成する。溝Mは、後に形成するn+拡散層5がn+半導体層2に到達することができる深さで形成する。
Next, as shown in FIG. 5A, a groove M surrounding the entire image sensor region Ar is formed. For example, after forming an etching mask having a pattern exposing a portion to be the groove M on the p-
次に、図5(b)に示すように、例えば、n型不純物を高濃度(例えば1×1019cm−3以上)に含むポリシリコンあるいはアモルファスシリコンを溝Mに埋め込んで、溝M内に埋め込み電極4を形成する。例えば、溝Mを埋め込むようにp型エピタキシャル層3上にn型不純物を含むポリシリコンあるいはアモルファスシリコンを堆積させた後、p型エピタキシャル層3上の不要なポリシリコンあるいはアモルファスシリコンを全面エッチングあるいはCMPにより除去することにより、埋め込み電極4を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, for example, polysilicon or amorphous silicon containing n-type impurities at a high concentration (for example, 1 × 10 19 cm −3 or more) is buried in the trench M, A buried
次に、図6(a)に示すように、熱処理を行うことにより、埋め込み電極4中のn型不純物であるリン(p)あるいは砒素(As)を拡散させて、溝Mの内壁にn+拡散層5を形成する。埋め込み電極4およびn+拡散層5により、p型エピタキシャル層3は、内側のp型エピタキシャル層3aと外側のp型エピタキシャル層3bとに電気的に分離される。
Next, as shown in FIG. 6A, heat treatment is performed to diffuse phosphorus (p) or arsenic (As), which are n-type impurities in the buried
次に、図6(b)に示すように、内側のp型エピタキシャル層3aに、必要に応じて、イオン注入法によりp型ウェル6を形成する。なお、以降の工程において、センサ部や端子を形成するが、工程の順序に限定はない。
Next, as shown in FIG. 6B, a p-
すなわち、図7(a)に示すように、内側のp型エピタキシャル層3aに、CCDセンサや、CMOSセンサを構成する撮像素子を形成する。例えば、CCDセンサであれば、図3に示す各種の半導体領域をイオン注入法により形成し、絶縁膜8を形成し、転送電極27を形成する。さらに、p型ウェル6内にp+コンタクト領域7を形成し、p+コンタクト領域7に接続する端子9を形成する。
That is, as shown in FIG. 7A, an image sensor constituting a CCD sensor or a CMOS sensor is formed in the inner p-
そして、図7(b)に示すように、埋め込み電極4に接続する端子10を形成する。
Then, as shown in FIG. 7B, a terminal 10 connected to the embedded
以上の工程を経た後に、図示はしないが、個々の固体撮像装置に切断されることにより、固体撮像装置のチップとなる。 After passing through the above steps, although not shown, the chip of the solid-state imaging device is obtained by cutting into individual solid-state imaging devices.
上記の本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、撮像素子部が形成される内側のp型エピタキシャル層3aと、その外側のp型エピタキシャル層3bとを電気的に分離することができ、リーク電流を抑制した基板構造を製造することができる。
According to the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, the inner p-
n型半導体基板1上に形成された内側のp型エピタキシャル層3aに撮像素子部を形成できることから、p型のチャネルストッパ26の形成のためのイオン注入の回数を少なくすることができ、また、深い位置にイオン注入するための高エネルギーイオン注入装置が不要となる。
Since the imaging element portion can be formed in the inner p-
したがって、画素サイズが小さく、混色が抑制された固体撮像装置を安価に製造することができる。 Therefore, a solid-state imaging device with a small pixel size and suppressed color mixture can be manufactured at low cost.
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
本実施形態では、n型半導体基板1上にp型エピタキシャル層3が形成された基板構造を用いる例について説明したが、p型半導体基板上にn型エピタキシャル層が形成された基板構造を用いてもよい。この場合には、各種の半導体領域の極性を逆にすればよい。例えば、埋め込み電極4として、p型不純物であるボロンを含んだポリシリコンあるいはアモルファスシリコンを用いればよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the description of the above embodiment.
In this embodiment, the example using the substrate structure in which the p-
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1…n型半導体基板(第1導電型の半導体基板)、2…n+半導体層(高濃度半導体層)、3…p型エピタキシャル層(第2導電型のエピタキシャル層)、3a…内側のp型エピタキシャル層、3b…外側のp型エピタキシャル層、4…埋め込み電極、5…n+拡散層(第1導電型半導体層)、6…p型ウェル、7…p+コンタクト領域、8…絶縁膜、9…端子、10…端子、20…センサ部、21…n型半導体領域、22…p+半導体領域、23…p型ウェル、24…転送チャネル、25…読み出しゲート領域25、26…チャネルストッパ26、27…転送電極、101…n型半導体基板、102…n型エピタキシャル層、103…p型ウェル、104…p+コンタクト領域、105…端子、106…n+コンタクト領域、107…端子、111…n型半導体基板、112…p型エピタキシャル層、113…空乏層、F…チップ端面、Ar…撮像素子領域、M…溝、Vsub…基板電圧、GND…接地電位
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板上に形成された第2導電型のエピタキシャル層と、
前記エピタキシャル層に形成された撮像素子部と、
前記撮像素子部を取り囲むように前記エピタキシャル層に埋め込まれた、第1導電型不純物を含有する埋め込み電極と、
前記埋め込み電極の周囲の前記エピタキシャル層に形成され、前記半導体基板に電気的に接続する第1導電型半導体層と
を有する固体撮像装置。 A first conductivity type semiconductor substrate;
An epitaxial layer of a second conductivity type formed on the semiconductor substrate;
An image sensor section formed in the epitaxial layer;
A buried electrode containing a first conductivity type impurity buried in the epitaxial layer so as to surround the imaging element portion;
A solid-state imaging device comprising: a first conductivity type semiconductor layer formed in the epitaxial layer around the embedded electrode and electrically connected to the semiconductor substrate.
前記第1導電型半導体層は、前記高濃度半導体層に到達する深さまで形成された
請求項1記載の固体撮像装置。 A high-concentration semiconductor layer of a first conductivity type formed between the semiconductor substrate and the epitaxial layer and having a higher impurity concentration of the first conductivity type than the semiconductor substrate;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first conductivity type semiconductor layer is formed to a depth reaching the high-concentration semiconductor layer.
請求項1記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a voltage application terminal connected to the embedded electrode.
前記エピタキシャル層に、撮像素子領域を取り囲む溝を形成する工程と、
前記溝内に第1導電型不純物を含有する埋め込み電極を形成する工程と、
熱処理により前記埋め込み電極内の前記第1導電型不純物を前記溝の内壁における前記エピタキシャル層に拡散させて、前記半導体基板に電気的に接続する第1導電型半導体層を形成する工程と、
前記エピタキシャル層の前記撮像素子領域に撮像素子を形成する工程と
を有する固体撮像装置の製造方法。 Forming a second conductivity type epitaxial layer on the first conductivity type semiconductor substrate;
Forming a groove surrounding the imaging element region in the epitaxial layer;
Forming a buried electrode containing a first conductivity type impurity in the trench;
Diffusing the first conductivity type impurity in the buried electrode into the epitaxial layer on the inner wall of the trench by heat treatment to form a first conductivity type semiconductor layer electrically connected to the semiconductor substrate;
And a step of forming an image sensor in the image sensor region of the epitaxial layer.
前記溝を形成する工程において、後に形成する前記第1導電型半導体層が前記高濃度半導体層に到達し得る深さまで前記溝を形成する
請求項4記載の固体撮像装置の製造方法。
Before the step of forming the epitaxial layer, further comprising the step of forming a first conductivity type high concentration semiconductor layer having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the semiconductor substrate on the semiconductor substrate;
5. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, wherein in the step of forming the groove, the groove is formed to a depth that allows the first conductive semiconductor layer to be formed later to reach the high-concentration semiconductor layer.
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