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JP2007109818A - Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic information device - Google Patents

Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and electronic information device Download PDF

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JP2007109818A JP2005298039A JP2005298039A JP2007109818A JP 2007109818 A JP2007109818 A JP 2007109818A JP 2005298039 A JP2005298039 A JP 2005298039A JP 2005298039 A JP2005298039 A JP 2005298039A JP 2007109818 A JP2007109818 A JP 2007109818A
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Abstract

【課題】 固体撮像装置の受光部の欠陥を抑制し、撮像画面における白キズを低減する。
【解決手段】 半導体基板上のP型領域内にN型不純物拡散領域が形成され、そのP型領域とN型不純物拡散領域とのPN接合によってフォトダイオード部(受光部)が形成された固体撮像装置において、受光部であるフォトダイオード部4を構成するN型不純物拡散領域3Aのイオン注入時に、基板表面近くの浅いところではシリコン(Si)と原子半径が近い砒素(As)を用い、深いところではシリコン(Si)と質量が近いリン(P)を用いる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress defects in a light receiving part of a solid-state imaging device and reduce white scratches on an imaging screen.
Solid-state imaging in which an N-type impurity diffusion region is formed in a P-type region on a semiconductor substrate, and a photodiode portion (light-receiving portion) is formed by a PN junction between the P-type region and the N-type impurity diffusion region. In the apparatus, at the time of ion implantation of the N-type impurity diffusion region 3A constituting the photodiode portion 4 which is a light receiving portion, arsenic (As) having an atomic radius close to that of silicon (Si) is used at a shallow location near the substrate surface. Uses phosphorus (P), which has a mass close to that of silicon (Si).
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体基板上のP型領域内にN型不純物拡散領域が形成され、そのP型領域とN型不純物拡散領域とのPN接合によってフォトダイオード部(受光部)が形成された固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器に関する。   In the present invention, an N-type impurity diffusion region is formed in a P-type region on a semiconductor substrate, and a photodiode portion (light-receiving portion) is formed by a PN junction between the P-type region and the N-type impurity diffusion region. Apparatus and manufacturing method thereof, and a digital camera such as a digital video camera and a digital still camera using the solid-state imaging device as an imaging unit, and an image input device such as an image input camera, a scanner, a facsimile, and a camera-equipped mobile phone device. Related to electronic information equipment.

この種の従来の固体撮像装置は、入射光(被写体光)がフォトダイオード部(受光部)に照射されて信号電荷に光電変換され、この光電変換された信号電荷が、読み出しゲート電極への電圧制御により電荷検出部側に読み出され、この読み出された信号電荷に応じた電位を得ることによって、撮像画像信号を得ることができる。   In this type of conventional solid-state imaging device, incident light (subject light) is irradiated onto a photodiode portion (light receiving portion) and photoelectrically converted into signal charges, and the photoelectrically converted signal charges are applied to the voltage to the readout gate electrode. A captured image signal can be obtained by reading out to the charge detection unit side under control and obtaining a potential corresponding to the read signal charge.

図2は、従来の一般的な固体撮像装置における受光部の構成例を示す縦断面図である。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a light receiving unit in a conventional general solid-state imaging device.

図2において、従来の一般的な固体撮像装置の受光部は、P型半導体基板または半導体基板上のP型不純物拡散領域2内にN型不純物拡散領域3が形成されており、P型半導体基板またはP型不純物拡散領域2とN型不純物拡散領域3とのPN接合によって、フォトダイオード部4(受光部)が形成されている。このフォトダイオード部4上の基板表面近くには、表面の空乏化を防ぐために表面P領域5が形成されている。このフォトダイオード部4(受光部)を用いた従来の固体撮像装置を図3に示している。 In FIG. 2, the light receiving portion of a conventional general solid-state imaging device has a P-type semiconductor substrate or an N-type impurity diffusion region 3 formed in a P-type impurity diffusion region 2 on the semiconductor substrate. Alternatively, the photodiode portion 4 (light receiving portion) is formed by a PN junction between the P-type impurity diffusion region 2 and the N-type impurity diffusion region 3. A surface P + region 5 is formed near the substrate surface on the photodiode portion 4 in order to prevent surface depletion. FIG. 3 shows a conventional solid-state imaging device using the photodiode unit 4 (light receiving unit).

図3は、従来の固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an example of a configuration of a main part of a conventional solid-state imaging device.

図3において、従来の固体撮像装置20は、N型シリコン基板1上にP型不純物拡散領域2(P型ウェル領域)が形成され、このP型ウェル領域2内にN型(N+)不純物拡散領域3が形成されている。このP型ウェル領域2とN型不純物拡散領域3のPN接合により、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部4が形成されている。このフォトダイオード部4上の基板表面近くには、表面の空乏化を防ぐために表面P領域5が形成されている。 In FIG. 3, the conventional solid-state imaging device 20 has a P-type impurity diffusion region 2 (P-type well region) formed on an N-type silicon substrate 1, and N-type (N +) impurity diffusion in the P-type well region 2. Region 3 is formed. The PN junction between the P-type well region 2 and the N-type impurity diffusion region 3 forms a photodiode portion 4 that functions as a light-receiving portion that photoelectrically converts incident light into signal charges. A surface P + region 5 is formed near the substrate surface on the photodiode portion 4 in order to prevent surface depletion.

このフォトダイオード部4の隣側(左側)には、フォトダイオード部4に蓄積された信号電荷を読み出して図示しない検出部に転送するために、N型(N)領域からなる垂直転送部6が設けられ、その下にP型(P)領域7が設けられている。さらに、フォトダイオード部4および垂直転送部6と、左右方向に隣接する画素部のフォトダイオード部4および垂直転送部6を画素分離するために、P型(P)領域からなるチャネルストップ部8が設けられている。 On the side adjacent to the photodiode unit 4 (left side), a vertical transfer unit 6 composed of an N-type (N + ) region is used to read out signal charges accumulated in the photodiode unit 4 and transfer them to a detection unit (not shown). And a P-type (P + ) region 7 is provided thereunder. Further, in order to separate the photodiode unit 4 and the vertical transfer unit 6 from the photodiode unit 4 and the vertical transfer unit 6 of the pixel unit adjacent in the left-right direction, a channel stop unit 8 composed of a P-type (P + ) region is used. Is provided.

一方、基板部の表面全面に、SiOからなる酸化膜9が覆われている。この酸化膜9上に、垂直転送信号を印加するためにポリシリコンからなるゲート電極10が、SiN膜11さらにSiO膜12を介して配置されている。 On the other hand, an oxide film 9 made of SiO 2 is covered on the entire surface of the substrate portion. A gate electrode 10 made of polysilicon is disposed on the oxide film 9 via a SiN film 11 and an SiO 2 film 12 in order to apply a vertical transfer signal.

ここで、この固体撮像装置20の製造方法において、上記P型ウェル領域2にリン(P)をイオン注入することにより、N型不純物拡散領域3を形成している。   Here, in the method for manufacturing the solid-state imaging device 20, the N-type impurity diffusion region 3 is formed by ion-implanting phosphorus (P) into the P-type well region 2.

しかしながら、この方法では、リン(P)の原子半径が半導体の構成元素であるシリコン(Si)の原子半径よりも大きいため、イオン注入によるダメージで欠陥が生じ、その部分から暗電流が発生して、撮像画面に白キズが発生しやすいという問題がある。   However, in this method, since the atomic radius of phosphorus (P) is larger than the atomic radius of silicon (Si), which is a constituent element of the semiconductor, defects are generated due to damage caused by ion implantation, and dark current is generated from that portion. There is a problem that white scratches are likely to occur on the imaging screen.

これを解決する手段として、例えば特許文献1には、上記N型不純物拡散領域3を形成するために、リン(P)よりも原子半径がシリコン(Si)に近い砒素(As)単体をイオン注入する方法が提案されている。
特開2004−47985号公報
As means for solving this problem, for example, in Patent Document 1, in order to form the N-type impurity diffusion region 3, arsenic (As) alone having an atomic radius closer to that of silicon (Si) than phosphorus (P) is ion-implanted. A method has been proposed.
JP 2004-47985 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されている従来の固体撮像装置の製造方法には、以下のような問題がある。   However, the conventional method for manufacturing a solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1 has the following problems.

砒素(As)単体を1000KeV以上の高い注入エネルギーで、フォトダイオード部4(受光部)となる領域にイオン注入する場合、砒素(As)の質量がシリコン(Si)よりも大きいため、格子欠陥がフォトダイオード部4(受光部)に発生してしまい、かえって撮像画面における白キズの原因となる。   When arsenic (As) alone is ion-implanted with a high implantation energy of 1000 KeV or more into a region to be the photodiode portion 4 (light receiving portion), the lattice defect is caused because the mass of arsenic (As) is larger than that of silicon (Si). It occurs in the photodiode portion 4 (light receiving portion), and causes white scratches on the imaging screen.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、フォトダイオード部(受光部)の格子欠陥を抑制し、撮像画面における白キズを低減できる固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を用いた電子情報機器を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems. A solid-state imaging device capable of suppressing lattice defects in a photodiode portion (light-receiving portion) and reducing white flaws on an imaging screen, a manufacturing method thereof, and the solid-state imaging device are used. The purpose is to provide electronic information devices that have been used.

本発明の固体撮像装置は、一方導電型半導体基板または半導体基板上部の一方導電型領域内に他方導電型領域が形成され、該一方導電型領域と該他方導電型領域とのPN接合によって、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部が各画素毎に形成された固体撮像装置において、該他方導電型領域が、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。   In the solid-state imaging device of the present invention, one conductive type semiconductor substrate or the other conductive type region is formed in one conductive type region on the upper side of the semiconductor substrate, and is incident by a PN junction between the one conductive type region and the other conductive type region. In a solid-state imaging device in which a photodiode unit that functions as a light receiving unit that photoelectrically converts light into signal charge is formed for each pixel, the other conductivity type region has different ion species so as to suppress lattice defects due to ion implantation. Is formed by at least two ion implantations, whereby the above object is achieved.

また、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記異なるイオン種は、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さによって選択されている。   Preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, the different ion species are selected according to an ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種は、該イオン注入深さが深い方のイオン種よりも、原子半径が半導体元素に近いイオン種である。   Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, among the different ion species, an ion species having a shallow ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is an ion species having a deeper ion implantation depth. Rather than an ionic species whose atomic radius is closer to that of a semiconductor element.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種は、該イオン注入深さが浅い方のイオン種よりも原子量が少ないイオン種である。   Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, among the different ion species, an ion species having a deep ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is an ion species having a shallow ion implantation depth. It is an ionic species with less atomic weight.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における他方導電型領域において、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方の不純物拡散領域の平面視パターンは、該半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方の不純物拡散領域の平面視パターン外周よりも内側に設けられている。   Further preferably, in the other conductivity type region in the solid-state imaging device of the present invention, the planar view pattern of the impurity diffusion region having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is an ion from the surface of the semiconductor substrate. The impurity diffusion region having a smaller implantation depth is provided inside the outer periphery of the pattern in plan view.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方に形成される不純物拡散領域の注入イオン種が砒素(As)である。   Further preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, the implanted ion species of the impurity diffusion region formed so that the ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is shallow is arsenic (As).

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における他方導電型領域において、イオン注入された砒素(As)の濃度がピークとなる深さが前記半導体基板の表面から0.1μm以上2.0μm以下の深さである。   Further, preferably, in the other conductivity type region in the solid-state imaging device of the present invention, the depth at which the concentration of ion-implanted arsenic (As) peaks is 0.1 μm or more and 2.0 μm or less from the surface of the semiconductor substrate. Is the depth.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方に形成される不純物拡散領域の注入イオン種がリン(P)である。   Further preferably, in the solid-state imaging device according to the present invention, the implanted ion species of the impurity diffusion region formed in a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is phosphorus (P).

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における他方導電型領域において、イオン注入されたリン(P)の濃度がピークとなる深さが前記半導体基板の表面から0.5μm以上3.0μm以下の深さである。   Further preferably, in the other conductivity type region in the solid-state imaging device of the present invention, the depth at which the concentration of ion-implanted phosphorus (P) peaks is 0.5 μm or more and 3.0 μm or less from the surface of the semiconductor substrate. Is the depth.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記他方導電型領域上の前記半導体基板の表面側に、表面一方導電型領域が形成されている。   Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, a surface one conductivity type region is formed on a surface side of the semiconductor substrate on the other conductivity type region.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記表面一方導電型領域の注入イオン種がボロン(B)である。   Further preferably, in the solid-state imaging device of the present invention, the implanted ion species of the surface one conductivity type region is boron (B).

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置において、前記半導体基板における半導体元素がシリコン(Si)である。   Still preferably, in a solid-state imaging device according to the present invention, the semiconductor element in the semiconductor substrate is silicon (Si).

本発明の固体撮像装置の製造方法は、一方導電型半導体基板または半導体基板上部の一方導電型領域内に、他方導電型領域を形成し、該一方導電型半導体基板または該一方導電型領域と該他方導電型領域とのPN接合によって、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部を各画素毎に形成するフォトダイオード部形成工程を有する固体撮像装置の製造方法において、該フォトダイオード部形成工程は、該他方導電型領域を、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The manufacturing method of the solid-state imaging device according to the present invention includes forming one conductive type region in one conductive type region on one conductive type semiconductor substrate or the semiconductor substrate, and forming the one conductive type semiconductor substrate or the one conductive type region and the one conductive type region. In a method for manufacturing a solid-state imaging device, including a photodiode portion forming step of forming a photodiode portion that functions as a light receiving portion that photoelectrically converts incident light into a signal charge by a PN junction with the other conductivity type region, In the photodiode part forming step, the other conductivity type region is formed by at least two ion implantations with different ion species so as to suppress lattice defects due to ion implantation, and thereby the above-described object is achieved. The

また、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種として、該イオン注入深さが深い方のイオン種よりも、原子半径が半導体元素に近いイオン種を用いる。   Preferably, among the different ion species in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, an ion species having a deeper ion implantation depth as an ion species having a smaller ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate. An ion species having an atomic radius closer to that of the semiconductor element than the species is used.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種として、該イオン注入深さが浅い方のイオン種よりも原子量が少ないイオン種を用いる。   Further preferably, among the different ion species in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, an ion species having a shallow ion implantation depth as an ion species having a deep ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate. Use an ionic species with an atomic weight less than the species.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における他方導電型領域において、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方の不純物拡散領域の平面視パターンを、該半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方の不純物拡散領域の平面視パターン外周よりも内側に形成する。   Further preferably, in the other conductivity type region in the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a pattern in plan view of the impurity diffusion region having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is represented by the surface of the semiconductor substrate. Is formed inside the outer periphery of the pattern in the plan view of the impurity diffusion region having a shallower ion implantation depth.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種の濃度がピークとなる深さが基板表面から0.1μm以上2.0μm以下の深さとなるようにイオン注入する。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the depth at which the concentration of the ion species having a shallower ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate becomes a peak among the different ion species is a substrate. Ions are implanted so that the depth is 0.1 μm or more and 2.0 μm or less from the surface.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種の濃度がピークとなる深さが基板表面から0.5μm以上3.0μm以下の深さとなるようにイオン注入する。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the depth at which the concentration of the ion species having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate becomes a peak among the different ion species is a substrate. Ions are implanted so that the depth is 0.5 μm or more and 3.0 μm or less from the surface.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種を、100KeV以上3000KeV以下の注入エネルギーでイオン注入し、該半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種を、300KeV以上4000KeV以下の注入エネルギーでイオン注入する。   Further preferably, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, among the different ion species, an ion species having a shallow ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is implanted with an energy of 100 KeV to 3000 KeV. Ions are implanted, and an ion species having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is implanted with an implantation energy of 300 KeV or more and 4000 KeV or less.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記フォトダイオード部形成工程後に、前記他方導電型領域上の基板表面側に、表面一方導電型領域を形成する表面一方導電型領域形成工程をさらに有する。   Further preferably, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the surface-one-conductivity-type region formation for forming the surface-one-conductivity-type region on the substrate surface side on the other-conductivity-type region after the photodiode portion forming step. It further has a process.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記イオン注入の後に該イオン注入による格子欠陥を減らすための熱処理を行う熱処理工程をさらに有する。   Furthermore, it is preferable that the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention further includes a heat treatment step for performing a heat treatment for reducing lattice defects due to the ion implantation after the ion implantation.

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像装置を撮像部に用いるものであり、そのことにより上記目的が達成される。   An electronic information device according to the present invention uses the solid-state imaging device according to the present invention for an imaging unit, thereby achieving the object.

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below with the above configuration.

本発明にあっては、一方導電型の例えばP型半導体基板または半導体基板上部の一方導電型領域の例えばP型不純物拡散領域など、半導体基板上のP型領域内に、他方導電型領域の例えばN型不純物拡散領域が形成され、そのP型半導体基板またはP型不純物拡散領域とN型不純物拡散領域とのPN接合によって、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部(受光部)が各画素毎に形成された固体撮像装置において、この受光部を構成するN型不純物拡散領域を、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成する。   In the present invention, for example, a P-type semiconductor substrate of one conductivity type or a P-type impurity diffusion region of a one-conductivity type region on the upper side of the semiconductor substrate, for example, a P-type region on the semiconductor substrate, An N-type impurity diffusion region is formed, and a photodiode unit that functions as a light-receiving unit that photoelectrically converts incident light into a signal charge by a PN junction between the P-type semiconductor substrate or the P-type impurity diffusion region and the N-type impurity diffusion region. In a solid-state imaging device in which a light receiving portion is formed for each pixel, at least two ion implantations with different ion species are performed on the N-type impurity diffusion region constituting the light receiving portion so as to suppress lattice defects due to ion implantation. Formed by.

N型不純物拡散領域となる領域にイオン注入される異なるイオン種のうち、基板表面からの注入深さが浅い方のイオン種は、半導体基板表面からの注入深さが深い方のイオン種よりも、原子半径が半導体元素(例えばSi)に近いイオン種、例えば砒素(As)を用いる。また、半導体基板表面からの注入深さが深い方のイオン種は、半導体基板表面からの注入深さが浅い方のイオン種よりも原子量が少ないイオン種、例えばリン(P)を用いる。   Of the different ion species that are ion-implanted into the region that becomes the N-type impurity diffusion region, the ion species that has a smaller implantation depth from the substrate surface has a higher ion species than the ion species that has a larger implantation depth from the semiconductor substrate surface. An ion species having an atomic radius close to that of a semiconductor element (for example, Si), for example, arsenic (As) is used. As the ion species having a deeper implantation depth from the semiconductor substrate surface, an ion species having a smaller atomic weight than the ion species having a smaller implantation depth from the semiconductor substrate surface, such as phosphorus (P), is used.

以上のように、N型不純物拡散領域を形成するためのイオン種を、イオン注入される濃度のピーク深さによって使い分けることにより、フォトダイオード部(受光部)の格子欠陥に対応した白キズを低減することが可能となる。   As described above, by using the ion species for forming the N-type impurity diffusion region depending on the peak depth of the ion-implanted concentration, white scratches corresponding to lattice defects in the photodiode portion (light receiving portion) are reduced. It becomes possible to do.

N型不純物拡散領域は、画素分離のため、基板表面からの深さが深い方に形成される不純物拡散領域の平面視パターンが、上記基板表面からの深さが浅い方に形成される不純物拡散領域の平面視パターンの外周よりも外側にはみ出さないように形成する。   The N-type impurity diffusion region has an impurity diffusion pattern in which a planar view pattern of an impurity diffusion region formed in a deeper depth from the substrate surface is formed in a shallower depth from the substrate surface for pixel separation. It forms so that it may not protrude outside the outer periphery of the planar view pattern of an area | region.

さらに、N型不純物拡散領域上の基板表面側に、例えばボロン(B)をイオン注入して表面一方導電型領域(表面P領域)を形成することにより、表面の空乏化を防ぐことが可能となる。 Furthermore, depletion of the surface can be prevented by forming a surface one conductivity type region (surface P + region) by ion implantation of, for example, boron (B) on the substrate surface side on the N-type impurity diffusion region. It becomes.

さらに、イオン注入後に熱処理(アニール)を行えば、イオン注入による欠陥をさらに減らすことが可能となる。   Furthermore, if heat treatment (annealing) is performed after ion implantation, defects due to ion implantation can be further reduced.

以上により、本発明によれば、一方導電型領域としての例えばP型半導体基板やP型不純物拡散領域内に、他方導電型領域としての例えばN型不純物拡散領域が形成され、そのP型不純物拡散領域とN型不純物拡散領域とのPN接合によってフォトダイオード部(受光部)が形成された固体撮像装置において、フォトダイオード部(受光部)を構成するN型不純物拡散領域を、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成し、このイオン注入される濃度のピーク深さによってイオン種を使い分けることにより、フォトダイオード部(受光部)の欠陥を抑制して、撮像画面における白キズを低減することができる。   As described above, according to the present invention, for example, an N-type impurity diffusion region as the other conductivity type region is formed in the P-type semiconductor substrate or the P-type impurity diffusion region as the one conductivity type region, and the P-type impurity diffusion is formed. In a solid-state imaging device in which a photodiode portion (light-receiving portion) is formed by a PN junction between a region and an N-type impurity diffusion region, an N-type impurity diffusion region constituting the photodiode portion (light-receiving portion) is a lattice defect caused by ion implantation. In order to suppress the defects in the photodiode part (light receiving part), it is formed by at least two ion implantations with different ion species, and the ion species is selectively used according to the peak depth of the concentration of the ion implantation. Thus, white scratches on the imaging screen can be reduced.

以下に、本発明の固体撮像装置およびその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view illustrating an exemplary configuration of a main part of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

図1において、本実施形態の固体撮像装置20Aは、他方導電型(N型)シリコン基板1の上部に一方導電型領域としてのP型不純物拡散領域(P型ウェル領域)2が形成され、このP型ウェル領域2内に、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による2回のイオン注入によって形成されている他方導電型領域としてのN型(N+)不純物拡散領域3Aが形成されている。このP型ウェル領域2とN型不純物拡散領域3AのPN接合により、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部4Aが各画素毎に形成されている。この異なるイオン種は、N型シリコン基板1の表面からのイオン注入深さによって選択されている。   In FIG. 1, a solid-state imaging device 20A of the present embodiment has a P-type impurity diffusion region (P-type well region) 2 as one conductivity type region formed on the other conductivity type (N-type) silicon substrate 1, and this In the P-type well region 2, an N-type (N +) impurity diffusion region 3A is formed as the other conductivity type region formed by two ion implantations with different ion species so as to suppress lattice defects due to ion implantation. Has been. By the PN junction between the P-type well region 2 and the N-type impurity diffusion region 3A, a photodiode portion 4A that functions as a light receiving portion that photoelectrically converts incident light into signal charges is formed for each pixel. This different ion species is selected depending on the ion implantation depth from the surface of the N-type silicon substrate 1.

本実施形態において、フォトダイオード部4Aを構成するN型不純物拡散領域3Aは、基板表面からの深さが浅い方のN型不純物拡散領域3aと、基板表面からの深さが深い方のN型不純物拡散領域3bとの上下の2領域から構成されている。 このフォトダイオード部4A上の基板表面近く(基板表面側)には、表面の空乏化を防ぐために表面一方導電型領域としての表面P領域5が形成されている。 In this embodiment, the N-type impurity diffusion region 3A constituting the photodiode portion 4A includes an N-type impurity diffusion region 3a having a shallower depth from the substrate surface and an N-type impurity region having a deeper depth from the substrate surface. It consists of two regions above and below the impurity diffusion region 3b. In the vicinity of the substrate surface (substrate surface side) on the photodiode portion 4A, a surface P + region 5 as a surface one conductivity type region is formed in order to prevent depletion of the surface.

このフォトダイオード部4Aの隣側(左側)には、フォトダイオード部4Aに蓄積された信号電荷を読み出して図示しない信号検出部に転送するために、N型(N)領域からなる垂直転送部6が設けられ、その下にP型(P)領域7が設けられている。さらに、フォトダイオード部4Aおよび垂直転送部6と、左右方向に隣接する画素部のフォトダイオード部4Aおよび垂直転送部6を画素分離するために、P型(P)領域からなるチャネルストップ部8が設けられている。 A vertical transfer unit composed of an N-type (N + ) region is provided on the side (left side) adjacent to the photodiode unit 4A in order to read out the signal charges accumulated in the photodiode unit 4A and transfer them to a signal detection unit (not shown). 6 is provided, and a P-type (P + ) region 7 is provided thereunder. Further, in order to separate the photodiode unit 4A and the vertical transfer unit 6 from the photodiode unit 4A and the vertical transfer unit 6 of the pixel unit adjacent in the left-right direction, a channel stop unit 8 composed of a P-type (P + ) region. Is provided.

上下のN型不純物拡散領域3a,3bは、画素分離のため、N型シリコン基板1の表面からの深さが深い方に形成されるN型不純物拡散領域3bの平面視パターンが、N型シリコン基板1の表面からの深さが浅い方に形成されるN型不純物拡散領域3aの平面視パターンの外周よりも外側にはみ出さないように形成(外周内に形成)されている。   The upper and lower N-type impurity diffusion regions 3a and 3b have a plan view pattern of the N-type impurity diffusion region 3b formed deeper from the surface of the N-type silicon substrate 1 for pixel separation. The N-type impurity diffusion region 3a formed in a shallower depth from the surface of the substrate 1 is formed so as not to protrude outside the outer periphery of the plan view pattern (formed within the outer periphery).

一方、基板表面全面は、SiOからなる酸化膜9で覆われており、この酸化膜9上に、垂直転送信号を印加するためにポリシリコンからなるゲート電極10がSiN膜11さらにSiO膜12を介して配置されている。 On the other hand, the entire surface of the substrate is covered with an oxide film 9 made of SiO 2 , and a gate electrode 10 made of polysilicon is formed on the oxide film 9 to apply a vertical transfer signal to an SiN film 11 and further an SiO 2 film. 12 is arranged.

ここで、本実施形態の固体撮像装置20Aの製造方法について説明する。なお、N型不純物拡散領域3Aの形成工程以外は、従来の固体撮像装置20の製造方法と同様であるため、ここではその説明を省略し、N型不純物拡散領域3Aの形成工程についいてする。   Here, a manufacturing method of the solid-state imaging device 20A of the present embodiment will be described. Except for the step of forming the N-type impurity diffusion region 3A, the manufacturing method is the same as that of the conventional solid-state imaging device 20. Therefore, the description thereof is omitted here and the step of forming the N-type impurity diffusion region 3A is described.

本実施形態では、基板表面からの深さが浅い方のN型不純物拡散領域3aを形成するために、基板表面側から2.0μmまでの浅い位置に、砒素(As)を100KeV以上3000KeV以下の注入エネルギーでイオン注入する。   In the present embodiment, in order to form the N-type impurity diffusion region 3a having a shallower depth from the substrate surface, arsenic (As) is applied at a shallow position up to 2.0 μm from the substrate surface side to 100 KeV or more and 3000 KeV or less. Ions are implanted with implantation energy.

基板を構成するシリコン(Si)結晶の原子半径は1.18オングストロームであり、リン(P)の原子半径1.10オングストロームよりも砒素(As)の原子半径1.20オングストロームの方がシリコン(Si)の原子半径に近い。これによって、砒素(As)をイオン注入することによって、イオン注入による格子欠陥が抑えられる。   The atomic radius of the silicon (Si) crystal constituting the substrate is 1.18 angstroms, and the atomic radius of arsenic (As) 1.20 angstroms is more silicon (Si) than the atomic radius 1.10 angstroms of phosphorus (P). ) Near the atomic radius. Thus, lattice defects caused by ion implantation can be suppressed by implanting arsenic (As).

このように、N型不純物拡散領域3aとなる領域に、異なるイオン種のうち、N型シリコン基板1の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種(ここではAs)として、イオン注入深さが深い方のイオン種(ここではP)よりも、原子半径が半導体元素(Si)に近いイオン種をイオン注入する。   Thus, in the region that becomes the N-type impurity diffusion region 3a, among the different ion species, as the ion species having a shallower ion implantation depth from the surface of the N-type silicon substrate 1 (here, As), the ion implantation depth is used. An ion species having an atomic radius closer to that of the semiconductor element (Si) than the deeper ion species (here, P) is ion-implanted.

次に、基板表面からの深さが深い方のN型不純物拡散領域3bを形成するために、基板表面から0.5μm以上の深い位置に、リン(P)を300KeV以上4000KeV以下の注入エネルギーでイオン注入する。   Next, in order to form the N-type impurity diffusion region 3b having a deeper depth from the substrate surface, phosphorus (P) is implanted at a deep position of 0.5 μm or more from the substrate surface with an implantation energy of 300 KeV or more and 4000 KeV or less. Ion implantation.

シリコン(Si)と砒素(As)の原子半径は近いが、質量はシリコン(Si)よりも砒素(As)の方が重いため、基板の深い位置に砒素(As)を1MeV以上の高エネルギーで注入すると、イオン注入時のダメージにより欠陥が生じる。砒素(As)の原子量75に比べて、リン(P)の原子量31の方が、基板を構成するシリコン(Si)の原子量28に近い。これによって、基板表面からの深さが深い方のN型不純物拡散領域3Aを形成する際に、リン(P)をイオン注入すると、欠陥を抑制することができる。   Although the atomic radii of silicon (Si) and arsenic (As) are close, but the mass of arsenic (As) is heavier than that of silicon (Si), arsenic (As) is placed at a deep position on the substrate with high energy of 1 MeV or more. Implantation causes defects due to damage during ion implantation. Compared to the atomic weight 75 of arsenic (As), the atomic weight 31 of phosphorus (P) is closer to the atomic weight 28 of silicon (Si) constituting the substrate. Thus, defects can be suppressed by ion implantation of phosphorus (P) when forming the N-type impurity diffusion region 3A having a deeper depth from the substrate surface.

このように、N型不純物拡散領域3bとなる領域に、異なるイオン種のうち、N型シリコン基板1の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種(P)として、イオン注入深さが浅い方のイオン種(As)よりも原子量が少ないイオン種をイオン注入する。   Thus, in the region that becomes the N-type impurity diffusion region 3b, among the different ion species, as the ion species (P) having a deeper ion implantation depth from the surface of the N-type silicon substrate 1, the ion implantation depth is larger. An ion species having an atomic weight smaller than that of the shallower ion species (As) is ion-implanted.

その後、N型不純物拡散領域3a上のN型シリコン基板1の表面側に、表面P領域5を形成する。この場合の注入イオン種はボロン(B)である。このようにして、N型不純物拡散領域3Aより基板表面近くにボロン(B)をイオン注入して表面P領域5を形成することにより、表面の空乏化を防ぐことができる。 Thereafter, a surface P + region 5 is formed on the surface side of the N-type silicon substrate 1 on the N-type impurity diffusion region 3a. In this case, the implanted ion species is boron (B). In this manner, boron (B) is ion-implanted near the substrate surface from the N-type impurity diffusion region 3A to form the surface P + region 5, thereby preventing surface depletion.

さらに、イオン注入処理の後に、イオン注入による格子欠陥を減らすための熱処理(アニール)を行う。この熱処理工程は、複数回のイオン注入によって画素部を構成した後、1回以上行う。   Further, after the ion implantation process, a heat treatment (annealing) for reducing lattice defects due to the ion implantation is performed. This heat treatment step is performed once or more after the pixel portion is formed by a plurality of ion implantations.

以上のように、本実施形態によれば、フォトダイオード部4Aを構成するN型不純物拡散領域3Aを形成するためのイオン注入時に、基板表面から浅いところでは砒素(As)、基板表面から深いところではリン(P)を用いて、イオン種を使い分けることにより、受光部の欠陥を抑制することができる。これによって、撮像画面における白キズを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, at the time of ion implantation for forming the N-type impurity diffusion region 3A constituting the photodiode portion 4A, arsenic (As) is shallow from the substrate surface and deep from the substrate surface. By using phosphorus (P) and properly using ion species, defects in the light receiving portion can be suppressed. Thereby, white scratches on the imaging screen can be reduced.

なお、本実施形態では、N型シリコン基板1の上部に形成されたP型ウェル領域2内にN型不純物拡散領域3Aを形成したが、これに限らず、P型シリコン基板1の上部にN型不純物拡散領域3Aを形成してもよい。さらに、基板表面近くに形成した表面P領域5は省略してもよい。要するに、本発明は、P型領域上部にN型不純物拡散領域3Aが形成され、これらのPN接合によってフォトダイオード部4Aが形成される全ての固体撮像装置に適用可能である。さらに、P型とN型は逆であってもよい。 In this embodiment, the N-type impurity diffusion region 3A is formed in the P-type well region 2 formed above the N-type silicon substrate 1. However, the present invention is not limited to this, and the N-type impurity diffusion region 3A is formed above the P-type silicon substrate 1. A type impurity diffusion region 3A may be formed. Further, the surface P + region 5 formed near the substrate surface may be omitted. In short, the present invention is applicable to all solid-state imaging devices in which the N-type impurity diffusion region 3A is formed on the P-type region and the photodiode portion 4A is formed by these PN junctions. Further, the P type and the N type may be reversed.

即ち、一方導電型半導体基板または半導体基板上部の一方導電型領域内に他方導電型領域が形成され、一方導電型領域と他方導電型領域とのPN接合によって、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部4Aが各画素毎に形成された固体撮像装置であれば、本発明のN型不純物拡散領域3Aを適用することができる。   That is, the one conductivity type semiconductor substrate or the other conductivity type region is formed in one conductivity type region on the top of the semiconductor substrate, and incident light is photoelectrically converted into a signal charge by a PN junction between the one conductivity type region and the other conductivity type region. If the photodiode unit 4A functioning as a light receiving unit is a solid-state imaging device formed for each pixel, the N-type impurity diffusion region 3A of the present invention can be applied.

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、上記実施形態の固体撮像装置20Aを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態の固体撮像装置20Aを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。   Although not specifically described in the above embodiment, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using the solid-state imaging device 20A of the above embodiment as an imaging unit, an image input camera, a scanner, a facsimile, An electronic information apparatus having an image input device such as a camera-equipped mobile phone device will be described. The electronic information device of the present invention is a memory such as a recording medium for recording data after performing predetermined signal processing for high-quality image data obtained by using the solid-state imaging device 20A of the above-described embodiment of the present invention as an imaging unit. A display means such as a liquid crystal display device for displaying the image data on a display screen such as a liquid crystal display screen after the image data is subjected to predetermined signal processing for display; and after the image data is subjected to predetermined signal processing for communication It has at least one of communication means such as a transmission / reception device for performing communication processing and image output means for printing (printing) and outputting (printing out) the image data.

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、半導体基板上のP型領域内にN型不純物拡散領域が形成され、そのP型領域とN型不純物拡散領域とのPN接合によってフォトダイオード部(受光部)が形成された固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器の分野において、フォトダイオード部(受光部)を構成するN型不純物拡散領域を、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成し、イオン注入される濃度のピーク深さによってイオン種を使い分けることにより、フォトダイオード部(受光部)の欠陥を抑制して、撮像画面における白キズを低減することができる。   In the present invention, an N-type impurity diffusion region is formed in a P-type region on a semiconductor substrate, and a photodiode portion (light-receiving portion) is formed by a PN junction between the P-type region and the N-type impurity diffusion region. Apparatus and manufacturing method thereof, and a digital camera such as a digital video camera and a digital still camera using the solid-state imaging device as an imaging unit, and an image input device such as an image input camera, a scanner, a facsimile, and a camera-equipped mobile phone device. In the field of electronic information equipment, an N-type impurity diffusion region that constitutes a photodiode portion (light receiving portion) is formed by at least two ion implantations using different ion species, and ions are ionized depending on the peak depth of the ion-implanted concentration. By properly using the seeds, defects in the photodiode part (light receiving part) are suppressed, and the imaging screen is displayed. It is possible to reduce the definitive white flaws.

本発明の実施形態に係る固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part structural example of the solid-state imaging device which concerns on embodiment of this invention. 従来の一般的な固体撮像装置におけるフォトダイオード部(受光部)の構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structural example of the photodiode part (light-receiving part) in the conventional general solid-state imaging device. 従来の固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of a principal part structure of the conventional solid-state imaging device.

符号の説明Explanation of symbols

1 N型シリコン基板
2 P型ウェル領域
3A N型不純物拡散領域
3a 基板表面からの深さが浅いN型不純物拡散領域
3b 基板表面からの深さが深いN型不純物拡散領域
4A フォトダイオード部(受光部)
5 表面P領域
6 垂直転送部
7 垂直転送部下のP型領域
8 チャネルストップ部
9 SiOからなる酸化膜
10 転送ゲート電極
11 SiN膜
12 SiO
20A 固体撮像装置
1 N-type silicon substrate 2 P-type well region 3A N-type impurity diffusion region 3a N-type impurity diffusion region with a shallow depth from the substrate surface 3b N-type impurity diffusion region with a deep depth from the substrate surface 4A Photodiode section (light reception) Part)
5 surface P + region consisting of 6 vertical transfer unit 7 vertical transfer P-type region 8 channel stop portion 9 SiO 2 men oxide film 10 transfer gate electrode 11 SiN film 12 SiO 2 film 20A solid state imaging device

Claims (22)

一方導電型半導体基板または半導体基板上部の一方導電型領域内に他方導電型領域が形成され、該一方導電型領域と該他方導電型領域とのPN接合によって、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部が各画素毎に形成された固体撮像装置において、
該他方導電型領域が、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成されている固体撮像装置。
One conductivity type semiconductor substrate or the other conductivity type region is formed in one conductivity type region on the semiconductor substrate, and incident light is photoelectrically converted into signal charges by a PN junction between the one conductivity type region and the other conductivity type region. In a solid-state imaging device in which a photodiode portion that functions as a light receiving portion is formed for each pixel,
A solid-state imaging device in which the other conductivity type region is formed by at least two ion implantations with different ion species so as to suppress lattice defects caused by ion implantation.
前記異なるイオン種は、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さによって選択されている請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the different ion species are selected according to an ion implantation depth from a surface of the semiconductor substrate. 前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種は、該イオン注入深さが深い方のイオン種よりも、原子半径が半導体元素に近いイオン種である請求項2に記載の固体撮像装置。   Among the different ion species, an ion species having a shallow ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is an ion species having an atomic radius closer to the semiconductor element than an ion species having a deep ion implantation depth. The solid-state imaging device according to claim 2. 前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種は、該イオン注入深さが浅い方のイオン種よりも原子量が少ないイオン種である請求項2または3に記載の固体撮像装置。   3. The ion species having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate among the different ion species is an ion species having a smaller atomic weight than an ion species having a smaller ion implantation depth. 3. The solid-state imaging device according to 3. 前記他方導電型領域において、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方の不純物拡散領域の平面視パターンは、該半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方の不純物拡散領域の平面視パターン外周よりも内側に設けられている請求項2に記載の固体撮像装置。   In the other conductivity type region, the plan view pattern of the impurity diffusion region with the deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is the pattern of the impurity diffusion region with the shallower ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is provided inside the outer periphery of the planar view pattern. 前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方に形成される不純物拡散領域の注入イオン種が砒素(As)である請求項2に記載の固体撮像装置。   3. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein an implanted ion species of an impurity diffusion region formed so that an ion implantation depth from a surface of the semiconductor substrate is shallower is arsenic (As). 前記他方導電型領域において、イオン注入された砒素(As)の濃度がピークとなる深さが前記半導体基板の表面から0.1μm以上2.0μm以下の深さである請求項5に記載の固体撮像装置。   6. The solid according to claim 5, wherein in the other conductivity type region, the depth at which the concentration of ion-implanted arsenic (As) reaches a peak is a depth of 0.1 μm or more and 2.0 μm or less from the surface of the semiconductor substrate. Imaging device. 前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方に形成される不純物拡散領域の注入イオン種がリン(P)である請求項2または6に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 2 or 6, wherein an implanted ion species of an impurity diffusion region formed in a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is phosphorus (P). 前記他方導電型領域において、イオン注入されたリン(P)の濃度がピークとなる深さが前記半導体基板の表面から0.5μm以上3.0μm以下の深さである請求項8に記載の固体撮像装置。   9. The solid according to claim 8, wherein in the other conductivity type region, the depth at which the concentration of ion-implanted phosphorus (P) reaches a peak is a depth of 0.5 μm to 3.0 μm from the surface of the semiconductor substrate. Imaging device. 前記他方導電型領域上の前記半導体基板の表面側に、表面一方導電型領域が形成されている請求項1または2に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a surface one conductivity type region is formed on a surface side of the semiconductor substrate on the other conductivity type region. 前記表面一方導電型領域の注入イオン種がボロン(B)である請求項10に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 10, wherein an implanted ion species of the one surface conductivity type region is boron (B). 前記半導体基板における半導体元素がシリコン(Si)である請求項1〜4、6および8のいずれかに記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the semiconductor element in the semiconductor substrate is silicon (Si). 一方導電型半導体基板または半導体基板上部の一方導電型領域内に、他方導電型領域を形成し、該一方導電型半導体基板または該一方導電型領域と該他方導電型領域とのPN接合によって、入射光を信号電荷に光電変換する受光部として機能するフォトダイオード部を各画素毎に形成するフォトダイオード部形成工程を有する固体撮像装置の製造方法において、
該フォトダイオード部形成工程は、該他方導電型領域を、イオン注入による格子欠陥を抑制するように、異なるイオン種による少なくとも2回のイオン注入によって形成する固体撮像装置の製造方法。
One conductive type semiconductor substrate or the other conductive type region is formed in one conductive type region on the semiconductor substrate, and the one conductive type semiconductor substrate or the one conductive type region and the other conductive type region are incident by a PN junction. In a method for manufacturing a solid-state imaging device having a photodiode part forming step of forming a photodiode part that functions as a light receiving part that photoelectrically converts light into a signal charge for each pixel,
The method for forming a solid-state imaging device, wherein the photodiode part forming step forms the other conductivity type region by at least two ion implantations using different ion species so as to suppress lattice defects due to ion implantation.
前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種として、該イオン注入深さが深い方のイオン種よりも、原子半径が半導体元素に近いイオン種を用いる請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   Among the different ion species, as an ion species having a shallow ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate, an ion species having an atomic radius closer to the semiconductor element than an ion species having a deep ion implantation depth. The manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 13 to be used. 前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種として、該イオン注入深さが浅い方のイオン種よりも原子量が少ないイオン種を用いる請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   The ion species having a smaller atomic weight than the ion species having a smaller ion implantation depth is used as the ion species having a larger ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate among the different ion species. The manufacturing method of the solid-state imaging device of description. 前記他方導電型領域において、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方の不純物拡散領域の平面視パターンを、該半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方の不純物拡散領域の平面視パターン外周よりも内側に形成する請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   In the other conductivity type region, a plan view pattern of the impurity diffusion region having a larger ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is shown in a plan view pattern of the impurity diffusion region having a smaller ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate. The manufacturing method of the solid-state imaging device according to claim 13, wherein the solid-state imaging device is formed on the inner side of the outer periphery of the plan view pattern. 前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種の濃度がピークとなる深さが基板表面から0.1μm以上2.0μm以下の深さとなるようにイオン注入する請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   Among the different ion species, the depth at which the concentration of the ion species having the shallower ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate reaches a peak is 0.1 μm or more and 2.0 μm or less from the substrate surface. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein ion implantation is performed. 前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種の濃度がピークとなる深さが基板表面から0.5μm以上3.0μm以下の深さとなるようにイオン注入する請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   Among the different ion species, the depth at which the concentration of the ion species having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate reaches a peak is a depth of 0.5 μm or more and 3.0 μm or less from the substrate surface. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, wherein ion implantation is performed. 前記異なるイオン種のうち、前記半導体基板の表面からのイオン注入深さが浅い方のイオン種を、100KeV以上3000KeV以下の注入エネルギーでイオン注入し、
該半導体基板の表面からのイオン注入深さが深い方のイオン種を、300KeV以上4000KeV以下の注入エネルギーでイオン注入する請求項17または18に記載の固体撮像装置の製造方法。
Among the different ion species, an ion species having a shallow ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is implanted with an implantation energy of 100 KeV or more and 3000 KeV or less,
19. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 17, wherein an ion species having a deeper ion implantation depth from the surface of the semiconductor substrate is ion-implanted with an implantation energy of 300 KeV or more and 4000 KeV or less.
前記フォトダイオード部形成工程後に、前記他方導電型領域上の基板表面側に、表面一方導電型領域を形成する表面一方導電型領域形成工程をさらに有する請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   14. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, further comprising a surface one conductivity type region forming step of forming a surface one conductivity type region on a substrate surface side on the other conductivity type region after the photodiode part forming step. . 前記イオン注入の後に該イオン注入による格子欠陥を減らすための熱処理を行う熱処理工程をさらに有する請求項13に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 13, further comprising a heat treatment step of performing a heat treatment for reducing lattice defects due to the ion implantation after the ion implantation. 請求項1〜12のいずれかに記載の固体撮像装置を撮像部に用いる電子情報機器。   An electronic information device using the solid-state imaging device according to claim 1 for an imaging unit.
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