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JP2009070947A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2009070947A
JP2009070947A JP2007236248A JP2007236248A JP2009070947A JP 2009070947 A JP2009070947 A JP 2009070947A JP 2007236248 A JP2007236248 A JP 2007236248A JP 2007236248 A JP2007236248 A JP 2007236248A JP 2009070947 A JP2009070947 A JP 2009070947A
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conductive film
imaging device
solid
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conductive
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JP2007236248A
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Kazuaki Igaki
和明 井垣
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Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】静電容量の小さいFD部を容易に製造可能とする。
【解決手段】シリコン基板40上に形成されたゲート絶縁膜40上にノンドープの導電性シリコンからなる第1導電性膜52を形成する(図5(A))。FD部の形成領域の直上位置に開口を有するレジストマスクR2を第1導電性膜52上に形成し、エッチングを行うことにより、開口下の第1導電性膜52及びゲート絶縁膜40を除去して開口46を形成する(図5(B))。レジストマスクR1を除去し、第1導電性膜52上からn型不純物イオン(As)を注入することにより、シリコン基板40の表層にFD部16を形成する(図5(C))。この後、第1導電性膜52をパターニングし、さらに第1導電性膜52上を覆うように全面にノンドープの導電性シリコンからなる第2導電性膜を形成し、第2導電性膜をパターニングすることにより、FD部16に接触する駆動トランジスタのゲート電極を形成する。
【選択図】図5
An FD portion having a small capacitance can be easily manufactured.
A first conductive film 52 made of non-doped conductive silicon is formed on a gate insulating film 40 formed on a silicon substrate 40 (FIG. 5A). A resist mask R2 having an opening immediately above the formation region of the FD portion is formed on the first conductive film 52, and etching is performed to remove the first conductive film 52 and the gate insulating film 40 below the opening. Thus, an opening 46 is formed (FIG. 5B). The resist mask R1 is removed, and n-type impurity ions (As + ) are implanted from above the first conductive film 52, thereby forming the FD portion 16 on the surface layer of the silicon substrate 40 (FIG. 5C). Thereafter, the first conductive film 52 is patterned, and further, a second conductive film made of non-doped conductive silicon is formed on the entire surface so as to cover the first conductive film 52, and the second conductive film is patterned. As a result, the gate electrode of the driving transistor in contact with the FD portion 16 is formed.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、光電変換により生成された信号電荷を電圧信号に変換して出力するためのフローティングディフュージョン(FD)アンプを備えた固体撮像装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid-state imaging device including a floating diffusion (FD) amplifier for converting a signal charge generated by photoelectric conversion into a voltage signal and outputting the voltage signal, and a manufacturing method thereof. About.

デジタルカメラ等の電子式カメラには、CCD(charge coupled device)型やCMOS(complementary metal oxide semiconductor)型の固体撮像装置が組み込まれている。これらの固体撮像装置は、2次元状に複数配設された受光部(受光素子)にて受光を行う。受光部は、光電変換により入射光の光量に応じた信号電荷を生成し蓄積するものである。受光部に蓄積された信号電荷は出力アンプに転送され、出力アンプにより電圧信号に変換され外部出力される。例えば、垂直CCD及び水平CCDにより電荷転送を行うCCD型固体撮像装置の場合には、出力アンプは水平CCDの出力端に配置され、水平CCDから転送された信号電荷を順次に電圧信号に変換して出力する。   An electronic camera such as a digital camera incorporates a CCD (charge coupled device) type or CMOS (complementary metal oxide semiconductor) type solid-state imaging device. These solid-state imaging devices receive light by a plurality of light receiving portions (light receiving elements) arranged two-dimensionally. The light receiving unit generates and accumulates signal charges corresponding to the amount of incident light by photoelectric conversion. The signal charge accumulated in the light receiving unit is transferred to the output amplifier, converted into a voltage signal by the output amplifier, and output externally. For example, in the case of a CCD type solid-state imaging device that performs charge transfer using a vertical CCD and a horizontal CCD, an output amplifier is disposed at the output end of the horizontal CCD, and sequentially converts signal charges transferred from the horizontal CCD into voltage signals. Output.

この出力アンプとしては、FDアンプが広く用いられている。FDアンプは、信号電荷を蓄積するための高不純物濃度の拡散層からなるFD部と、FD部にゲート電極が電気的に接続された駆動トランジスタを含むソースフォロア型の出力回路とからなり、出力回路は、FD部の電位を緩衝増幅(インピーダンス変換)して出力する。   As this output amplifier, an FD amplifier is widely used. The FD amplifier includes an FD portion composed of a diffusion layer having a high impurity concentration for accumulating signal charges, and a source follower type output circuit including a drive transistor having a gate electrode electrically connected to the FD portion. The circuit buffers and amplifies the potential of the FD section (impedance conversion) and outputs the result.

このFD部とゲート電極との接続方法としては、例えば特許文献1に示されているように、FD部の直上の層間絶縁膜中にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホール内にスパッタ法にてアルミニウム等の金属膜を形成することにより、FD部とFD部近傍まで延在したゲート電極とを接続する方法が一般的であるが、この方法では、金属膜の表面積が大きくなり、FD部の静電容量に起因する配線容量を増加させてしまう。FD部の静電容量が増加すると、V=Q/C(V:FD部の電位、Q:信号電荷の蓄積電荷量、C:静電容量)の関係からFD部の電位が低下し、電荷電圧変換効率及び出力信号のSN比が低下するといった問題が発生する。   As a method for connecting the FD portion and the gate electrode, for example, as disclosed in Patent Document 1, a contact hole is formed in an interlayer insulating film immediately above the FD portion, and a sputtering method is formed in the contact hole. A general method is to connect the FD portion and the gate electrode extending to the vicinity of the FD portion by forming a metal film such as aluminum. However, in this method, the surface area of the metal film increases, The wiring capacity resulting from the electrostatic capacity is increased. When the capacitance of the FD portion increases, the potential of the FD portion decreases due to the relationship of V = Q / C (V: potential of the FD portion, Q: accumulated charge amount of signal charge, C: capacitance), and charge There arises a problem that the voltage conversion efficiency and the SN ratio of the output signal are lowered.

そこで、駆動トランジスタのゲート電極を、金属膜を介さずにFD部に直接コンタクトさせる接続構造が提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。FD部の静電容量には、基板との接合容量や、隣接する出力ゲート電極やリセットゲート電極との間の寄生容量も起因するため、FD部のサイズを可能な限り小さくし、FD部全体としての静電容量を低減することが望まれている。   Therefore, a connection structure has been proposed in which the gate electrode of the drive transistor is in direct contact with the FD portion without using a metal film (see, for example, Patent Documents 2 and 3). Since the capacitance of the FD portion is also caused by the junction capacitance with the substrate and the parasitic capacitance between the adjacent output gate electrode and reset gate electrode, the size of the FD portion is made as small as possible, and the entire FD portion It is desired to reduce the electrostatic capacity as

図9は、特許文献2に記載されたFD部周辺の製造方法を示す。まず、n型シリコン基板100の表層にpウェル層101を形成し、pウェル層101の表層に、FDアンプの形成領域102とFD部を含むチャネル領域の形成領域103とを電気的に分離するフィールド酸化膜104を形成する(図9(A))。次いで、レジストマスクを用いたイオン注入により、pウェル層101の表層に、n型拡散層からなるチャネル領域105を形成し、n型シリコン基板100上にONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜等からなるゲート絶縁膜106を形成する(図9(B))。   FIG. 9 shows a manufacturing method around the FD part described in Patent Document 2. First, the p-well layer 101 is formed on the surface layer of the n-type silicon substrate 100, and the FD amplifier formation region 102 and the channel region formation region 103 including the FD portion are electrically separated on the surface layer of the p-well layer 101. A field oxide film 104 is formed (FIG. 9A). Next, a channel region 105 made of an n-type diffusion layer is formed on the surface layer of the p-well layer 101 by ion implantation using a resist mask, and an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film or the like is formed on the n-type silicon substrate 100. A gate insulating film 106 is formed (FIG. 9B).

次いで、レジストマスクを用いたエッチングにより、チャネル領域105上のゲート絶縁膜106の一部を除去し、開口106aを形成する(図9(C))。そして、CVD(chemical vapor deposition)法により、ゲート絶縁膜106上にn型不純物イオンが添加されたポリシリコン(ドープトポリシリコン)膜107を堆積することにより、開口106a下のチャネル領域105内に、高濃度のn型拡散層からなるFD部108を形成する(図9(D))。このFD部108は、ドープトポリシリコン膜107に含まれるn型不純物イオンがチャネル領域105中に移動して拡散することにより形成される。この後、レジストマスクを用いたエッチングによりドープトポリシリコン膜107をパターニングすることによりゲート電極を形成する(図9(E))。この製造方法では、工程数が少なく、容易にFD部を形成することができる。
特開2007−208143号公報 米国特許6740915号明細書 特開2005−236013号公報
Next, part of the gate insulating film 106 over the channel region 105 is removed by etching using a resist mask, so that an opening 106a is formed (FIG. 9C). Then, a polysilicon (doped polysilicon) film 107 to which n-type impurity ions are added is deposited on the gate insulating film 106 by a CVD (chemical vapor deposition) method, whereby the channel region 105 under the opening 106a is deposited. Then, the FD portion 108 made of a high concentration n + -type diffusion layer is formed (FIG. 9D). The FD portion 108 is formed by n-type impurity ions contained in the doped polysilicon film 107 moving into the channel region 105 and diffusing. Thereafter, the doped polysilicon film 107 is patterned by etching using a resist mask to form a gate electrode (FIG. 9E). In this manufacturing method, the number of steps is small, and the FD portion can be easily formed.
JP 2007-208143 A US Pat. No. 6,740,915 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-236013

しかしながら、上述した製造方法では、FD部は不純物拡散によって形成されるため、ゲート絶縁膜の開口幅より大きく広がり、接合容量だけでなく寄生容量が増加する。上述した静電容量の問題から、理想的には、FD部の幅をゲート絶縁膜の開口幅(つまり、ゲート電極の接触の幅)とほぼ同一とすべきであるが、従来の製造方法では困難である。   However, in the manufacturing method described above, since the FD portion is formed by impurity diffusion, the FD portion is wider than the opening width of the gate insulating film, and not only the junction capacitance but also the parasitic capacitance increases. Ideally, the width of the FD portion should be substantially the same as the opening width of the gate insulating film (that is, the contact width of the gate electrode) because of the above-described capacitance problem. Have difficulty.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、静電容量の小さいFD部を容易に製造可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable easy manufacture of an FD portion having a small capacitance.

上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の製造方法は、信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が接続されたトランジスタを有し、前記フローティングディフュージョン部の電位に応じた信号を出力する出力回路とを備えた固体撮像装置の製造方法において、半導体基板上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜上に導電性シリコンからなる第1導電性膜を形成する第1導電性膜形成工程と、前記フローティングディフュージョン部の形成領域の直上位置に開口を有するレジストマスクを前記第1導電性膜上に形成し、エッチングを行うことにより、前記開口下の前記第1導電性膜及び前記ゲート絶縁膜を除去して開口を形成する開口形成工程と、前記レジストマスクを除去し、前記第1導電性膜上から不純物イオンを注入することにより、前記半導体基板の表層に前記フローティングディフュージョン部を形成するイオン注入工程と、前記第1導電性膜上を覆うように全面に導電性シリコンからなる第2導電性膜を形成する第2導電性膜形成工程と、前記第1及び第2導電性膜をそれぞれパターニングし、前記ゲート電極を形成するパターニング工程と、を含むことを特徴とする。これにより、フローティングディフュージョン部は、第1導電性膜及びゲート絶縁膜に形成された開口に自己整合して形成される。   In order to achieve the above object, a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a floating diffusion part that accumulates signal charges and a transistor having a gate electrode connected to the floating diffusion part. In a manufacturing method of a solid-state imaging device including an output circuit that outputs a signal according to a potential, a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on a semiconductor substrate, and conductive silicon on the gate insulating film A first conductive film forming step for forming the first conductive film; and a resist mask having an opening at a position immediately above the formation region of the floating diffusion portion is formed on the first conductive film, and etching is performed. Removing the first conductive film and the gate insulating film under the opening to form an opening Forming an opening, and removing the resist mask and implanting impurity ions from above the first conductive film, thereby forming the floating diffusion portion in a surface layer of the semiconductor substrate, and the first A second conductive film forming step of forming a second conductive film made of conductive silicon on the entire surface so as to cover the conductive film; patterning the first and second conductive films; And a patterning step to be formed. Thereby, the floating diffusion part is formed in a self-aligned manner with the openings formed in the first conductive film and the gate insulating film.

なお、前記第1導電性膜は、ノンドープの導電性シリコンからなることが好ましい。また、前記第2導電性膜は、ノンドープの導電性シリコンからなることが好ましい。   The first conductive film is preferably made of non-doped conductive silicon. The second conductive film is preferably made of non-doped conductive silicon.

また、前記イオン注入工程にて注入する不純物イオンは、ヒ素イオンであることが好ましい。このように、質量数の大きいヒ素イオンを用いることにより、拡散が小さく、自己整合度が高まる。   The impurity ions implanted in the ion implantation step are preferably arsenic ions. Thus, by using arsenic ions having a large mass number, diffusion is small and the degree of self-alignment is increased.

また、前記第1導電性膜形成工程の後に前記第1導電性膜上に不純物イオンを注入する工程をさらに含むことが好ましい。このイオン注入により、第1導電性膜の抵抗の調整が可能となる。   Preferably, the method further includes a step of implanting impurity ions on the first conductive film after the first conductive film forming step. By this ion implantation, the resistance of the first conductive film can be adjusted.

また、前記第2導電性膜形成工程の後に前記第2導電性膜上に不純物イオンを注入する工程をさらに含むことが好ましい。このイオン注入により、第2導電性膜の抵抗の調整が可能となる。   Preferably, the method further includes a step of implanting impurity ions on the second conductive film after the second conductive film forming step. By this ion implantation, the resistance of the second conductive film can be adjusted.

また、前記導電性シリコンは、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンであることが好ましい。   The conductive silicon is preferably polysilicon or amorphous silicon.

また、本発明の固体撮像装置は、上記いずれかの製造方法により製造され、前記フローティングディフュージョン部が前記第1導電性膜及び前記ゲート絶縁膜に形成された開口に自己整合していることを特徴とする。   In addition, the solid-state imaging device of the present invention is manufactured by any one of the above manufacturing methods, and the floating diffusion portion is self-aligned with the openings formed in the first conductive film and the gate insulating film. And

本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、フローティングディフュージョン(FD)部は、第1導電性膜及びゲート絶縁膜に形成された開口に対して精度良くセルフアラインして形成されるため、FD部の幅は、ゲート電極の接触部の幅とほぼ同一となり、最小化される。これによって、FD部の接合容量及び寄生容量を低減することができ、FD部の全体的な静電容量が低下するため、電荷電圧変換効率が向上し、出力信号のSN比が高まるといった効果が得られる。   According to the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the floating diffusion (FD) portion is formed by self-aligning with high accuracy with respect to the openings formed in the first conductive film and the gate insulating film. The width of the portion is almost the same as the width of the contact portion of the gate electrode and is minimized. As a result, the junction capacitance and the parasitic capacitance of the FD portion can be reduced, and the overall capacitance of the FD portion is reduced, so that the charge-voltage conversion efficiency is improved and the SN ratio of the output signal is increased. can get.

図1において、本発明に係わる固体撮像装置10は、2次元マトリクス状に配置され、光電変換により信号電荷を生成して蓄積する複数の受光部(光電変換素子)11と、受光部11の垂直列ごとに設けられ、信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直CCD12と、各垂直CCD12の出力端に共通に接続され、信号電荷を水平方向に転送する水平CCD13と、水平CCD13の出力端に接続され、信号電荷を電圧信号に変換して外部に出力する出力部14とから構成されている。なお、垂直CCD12には、4相の電荷転送を行い得るように、4相の駆動信号(φV1〜φV4)が入力される。また、水平CCD13には、2相の電荷転送を行い得るように、2相の駆動信号(φH1,φH2)が入力される。   In FIG. 1, a solid-state imaging device 10 according to the present invention is arranged in a two-dimensional matrix, and a plurality of light receiving units (photoelectric conversion elements) 11 that generate and store signal charges by photoelectric conversion, and a vertical direction of the light receiving unit 11. A plurality of vertical CCDs 12 that are provided for each column and transfer signal charges in the vertical direction, are connected in common to the output terminals of the vertical CCDs 12, and are connected to the output terminals of the horizontal CCDs 13 and 13. The output unit 14 is connected and converts the signal charge into a voltage signal and outputs the voltage signal to the outside. The vertical CCD 12 receives four-phase drive signals (φV1 to φV4) so that four-phase charge transfer can be performed. In addition, two-phase drive signals (φH1, φH2) are input to the horizontal CCD 13 so that two-phase charge transfer can be performed.

出力部14は、水平CCD13の出力端に隣接して設けられた出力ゲート15と、出力ゲート15に隣接して設けられたFD部16と、FD部16に接続されたソースフォロア型の出力回路17と、FD部16に隣接して設けられたリセットゲート18と、リセットゲート18に隣接して設けられたリセットドレイン19とからなる。出力ゲート15は、出力ゲート信号(OG)に応じて、水平CCD13の端部の信号電荷を順にFD部16に転送する。FD部16は、信号電荷の蓄積電荷量に応じた電位を生成する。出力回路17は、FD部16に生じた電位を緩衝増幅し、電圧信号(Vout)として出力する。リセットゲート18は、電圧信号(Vout)の出力が行われるたびに入力されるリセットゲート信号(φRG)に応じて、FD部16内の信号電荷をリセットドレイン19へ排出する。リセットドレイン19には、リセットドレイン電圧(RD)が印加されている。   The output unit 14 includes an output gate 15 provided adjacent to the output end of the horizontal CCD 13, an FD unit 16 provided adjacent to the output gate 15, and a source follower type output circuit connected to the FD unit 16. 17, a reset gate 18 provided adjacent to the FD portion 16, and a reset drain 19 provided adjacent to the reset gate 18. The output gate 15 sequentially transfers the signal charges at the end of the horizontal CCD 13 to the FD unit 16 according to the output gate signal (OG). The FD unit 16 generates a potential corresponding to the amount of accumulated signal charge. The output circuit 17 buffers and amplifies the potential generated in the FD unit 16 and outputs it as a voltage signal (Vout). The reset gate 18 discharges the signal charge in the FD unit 16 to the reset drain 19 in accordance with the reset gate signal (φRG) input every time the voltage signal (Vout) is output. A reset drain voltage (RD) is applied to the reset drain 19.

FD部16及び出力回路17により前述のFDアンプが構成されている。出力回路17は、MOS型の駆動トランジスタ20a,20bと、MOS型の負荷トランジスタ21a,21bとからなる2段のソースフォロア回路として構成されている。駆動トランジスタ20a,20bのドレイン電極は共通に接続され、リセットドレイン電圧(RD)が印加されている。駆動トランジスタ20a,20bの各ソース電極は、それぞれ負荷トランジスタ21a,21bの各ドレイン電極に接続されている。負荷トランジスタ21a,21bのソース電極は共通に接続され、接地されている。また、負荷トランジスタ21a,21bのゲート電極は共通に接続され、所定の電圧Vgが印加されている。   The FD amplifier 16 is configured by the FD unit 16 and the output circuit 17. The output circuit 17 is configured as a two-stage source follower circuit including MOS type drive transistors 20a and 20b and MOS type load transistors 21a and 21b. The drain electrodes of the drive transistors 20a and 20b are connected in common, and a reset drain voltage (RD) is applied. The source electrodes of the drive transistors 20a and 20b are connected to the drain electrodes of the load transistors 21a and 21b, respectively. The source electrodes of the load transistors 21a and 21b are commonly connected and grounded. Further, the gate electrodes of the load transistors 21a and 21b are connected in common and a predetermined voltage Vg is applied.

初段の駆動トランジスタ20aのゲート電極は、FD部16に接続されており、FD部16の電位が入力される。初段の駆動トランジスタ20aのソース電極は、後段の駆動トランジスタ20bのゲート電極に接続されており、初段のソースフォロアの出力電圧が後段のソースフォロアに入力される。後段のソースフォロアの出力電圧は、電圧信号(Vout)として後段の駆動トランジスタ20bのソース電極から出力される。   The gate electrode of the first-stage driving transistor 20a is connected to the FD unit 16, and the potential of the FD unit 16 is input. The source electrode of the first-stage drive transistor 20a is connected to the gate electrode of the subsequent-stage drive transistor 20b, and the output voltage of the first-stage source follower is input to the subsequent-stage source follower. The output voltage of the subsequent source follower is output as a voltage signal (Vout) from the source electrode of the subsequent driving transistor 20b.

図2は、FD部16の周辺の平面構造を示す。図2において、n型拡散層からなるチャネル領域30が、水平CCD13から、出力ゲート15のゲート電極31、リセットゲート18のゲート電極32下を延在し、リセットドレイン19を形成している。FD部16は、出力ゲート15とリセットゲート18との間のチャネル領域30の表層に形成されており、FD部16には、前述の駆動トランジスタ20aのゲート電極33が接続されている。   FIG. 2 shows a planar structure around the FD portion 16. In FIG. 2, a channel region 30 made of an n-type diffusion layer extends from the horizontal CCD 13 under the gate electrode 31 of the output gate 15 and the gate electrode 32 of the reset gate 18 to form a reset drain 19. The FD portion 16 is formed in the surface layer of the channel region 30 between the output gate 15 and the reset gate 18, and the gate electrode 33 of the drive transistor 20 a described above is connected to the FD portion 16.

水平CCD18は、第1のポリシリコン層により形成された転送電極34と、第2のポリシリコン層により形成された転送電極35とを備えている。転送電極34,35は、チャネル領域30上にゲート絶縁膜を介して設けられ、水平転送方向に交互に配列されている。なお、リセットゲート18のゲート電極32は、第1のポリシリコン層により形成され、出力ゲート15のゲート電極31は、第2のポリシリコン層により形成されている。また、駆動トランジスタ20aのゲート電極33は、第1及び第2のポリシリコン層により複合的に形成されている。   The horizontal CCD 18 includes a transfer electrode 34 formed of a first polysilicon layer and a transfer electrode 35 formed of a second polysilicon layer. The transfer electrodes 34 and 35 are provided on the channel region 30 via a gate insulating film, and are alternately arranged in the horizontal transfer direction. Note that the gate electrode 32 of the reset gate 18 is formed of a first polysilicon layer, and the gate electrode 31 of the output gate 15 is formed of a second polysilicon layer. Further, the gate electrode 33 of the driving transistor 20a is formed in a composite manner by the first and second polysilicon layers.

図3は、図2のI−I線に沿う断面構造を示す。図3において、n型シリコン基板(半導体基板)40の表層にpウェル層41が形成されており、pウェル層41の表層には、FDアンプの形成領域50とFD部を含むチャネル領域の形成領域51とを電気的に分離するフィールド酸化膜42が形成されている。また、pウェル層41の表層には、n型拡散層からなるチャネル領域30が形成されており、このチャネル領域30の表層に、n型拡散層からなる前述のFD部16が形成されている。 FIG. 3 shows a cross-sectional structure taken along line II in FIG. In FIG. 3, a p-well layer 41 is formed on the surface layer of an n-type silicon substrate (semiconductor substrate) 40. On the surface layer of the p-well layer 41, an FD amplifier formation region 50 and a channel region including an FD portion are formed. A field oxide film 42 that electrically isolates the region 51 is formed. A channel region 30 made of an n-type diffusion layer is formed on the surface layer of the p-well layer 41, and the FD portion 16 made of an n + -type diffusion layer is formed on the surface layer of the channel region 30. Yes.

n型シリコン基板40上には、ONO膜等からなるゲート絶縁膜43が形成されており、このゲート絶縁膜43上に、駆動トランジスタ20aのゲート電極33が形成されている。ゲート電極33は、FDアンプの形成領域50からフィールド酸化膜42上を超え、チャネル領域の形成領域51上へ延在している。また、ゲート電極33は、第1のポリシリコン層からなる第1電極層44と、第2のポリシリコン層からなる第2電極層45とが積層されてなる。さらに、第1電極層44及びゲート絶縁膜43には、FD部16の直上位置に開口46が形成されており、第2電極層45は、この開口46を通じてFD部16の表面に接触している。   A gate insulating film 43 made of an ONO film or the like is formed on the n-type silicon substrate 40, and the gate electrode 33 of the driving transistor 20a is formed on the gate insulating film 43. The gate electrode 33 extends from the FD amplifier formation region 50 over the field oxide film 42 to the channel region formation region 51. The gate electrode 33 is formed by laminating a first electrode layer 44 made of a first polysilicon layer and a second electrode layer 45 made of a second polysilicon layer. Furthermore, an opening 46 is formed in the first electrode layer 44 and the gate insulating film 43 immediately above the FD portion 16, and the second electrode layer 45 is in contact with the surface of the FD portion 16 through the opening 46. Yes.

なお、第1及び第2電極層44,45は、n型不純物イオンが注入されたドープトポリシリコンからなる。また、FD部16は、開口46に自己整合(セルフアライン)して形成されている。また、ゲート電極33及びゲート絶縁膜43上には、層間絶縁膜や遮光膜等が形成されているが、簡略化のため図示は省略している。   The first and second electrode layers 44 and 45 are made of doped polysilicon into which n-type impurity ions are implanted. Further, the FD portion 16 is formed in self-alignment (self-alignment) with the opening 46. Further, although an interlayer insulating film, a light shielding film, and the like are formed on the gate electrode 33 and the gate insulating film 43, the illustration is omitted for simplification.

次に、固体撮像装置10の製造方法を図4〜図6に示す各工程図に沿って説明する。なお、図4〜図6は、図2のI−I線に沿う断面における製造工程を示す。まず、n型シリコン基板40の表層にp型不純物イオン(例えば、ボロンB)を注入することによりpウェル層41を形成し、LOCOS(local oxidation of silicon)法により、pウェル層41の表層に、FDアンプの形成領域50とFD部を含むチャネル領域の形成領域51とを電気的に分離するフィールド酸化膜42を形成する(図4(A))。なお、このとき、n型シリコン基板40の表面には、熱酸化膜を形成しているが、図示は省略している。また、フィールド酸化膜42は、STI(shallow trench isolation)法によって形成してもよい。 Next, the manufacturing method of the solid-state imaging device 10 is demonstrated along each process drawing shown in FIGS. 4 to 6 show a manufacturing process in a cross section taken along the line II in FIG. First, p-type impurity ions (for example, boron B + ) are implanted into the surface layer of the n-type silicon substrate 40 to form a p-well layer 41, and the surface layer of the p-well layer 41 is formed by a LOCOS (local oxidation of silicon) method. Then, a field oxide film 42 for electrically separating the FD amplifier formation region 50 and the channel region formation region 51 including the FD portion is formed (FIG. 4A). At this time, a thermal oxide film is formed on the surface of the n-type silicon substrate 40, but the illustration is omitted. The field oxide film 42 may be formed by STI (shallow trench isolation) method.

次いで、フォトリソグラフィにより、チャネル領域の形成領域51を開口したレジストマスクR1を形成し、このレジストマスクR1に基づいてn型不純物イオン(例えば、リンP)を注入することにより、pウェル層41の表層にn型拡散層からなるチャネル領域30を形成する(図4(B))。次いで、アッシング(灰化処理)及び洗浄を行うことにより、レジストマスクR1及び熱酸化膜を除去し、熱酸化及びCVD法によりONO膜からなるゲート絶縁膜43を形成する(図4(C))。 Next, a resist mask R1 having an opening in the channel region formation region 51 is formed by photolithography, and n-type impurity ions (for example, phosphorus P + ) are implanted based on the resist mask R1, thereby forming the p-well layer 41. A channel region 30 made of an n-type diffusion layer is formed on the surface layer (FIG. 4B). Next, ashing (ashing) and cleaning are performed to remove the resist mask R1 and the thermal oxide film, and a gate insulating film 43 made of an ONO film is formed by thermal oxidation and CVD (FIG. 4C). .

次いで、CVD法により、ゲート絶縁膜43上に、不純物イオンが添加されていないノンドープポリシリコンからなる第1導電性膜52を形成し、この第1導電性膜52上にn型不純物イオン(例えば、ヒ素As)を注入することにより、第1導電性膜52をドープトポリシリコンとする(図5(A))。次いで、フォトリソグラフィにより、FD部の形成領域を開口したレジストマスクR2を形成し、このレジストマスクR2に基づいて異方性エッチング(反応性イオンエッチング(RIE))を行うことにより、第1導電性膜52及びゲート絶縁膜43を部分的に除去し、開口46を形成する(図5(B))。なお、開口46を形成するためのエッチングとして、異方性エッチングに限られず、等方性エッチングを用いることも可能である。 Next, a first conductive film 52 made of non-doped polysilicon to which no impurity ions are added is formed on the gate insulating film 43 by CVD, and n-type impurity ions (for example, for example) are formed on the first conductive film 52. , Arsenic As + ) is implanted to form the first conductive film 52 as doped polysilicon (FIG. 5A). Next, a resist mask R2 having an opening in the formation region of the FD portion is formed by photolithography, and anisotropic etching (reactive ion etching (RIE)) is performed on the basis of the resist mask R2. The film 52 and the gate insulating film 43 are partially removed to form an opening 46 (FIG. 5B). Note that the etching for forming the opening 46 is not limited to anisotropic etching, and isotropic etching can also be used.

次いで、アッシングによりレジストマスクR2を除去し、第1導電性膜52上からn型不純物イオン(例えば、ヒ素As)を注入することにより、n型拡散層からなるFD部16を、第1導電性膜52及びゲート絶縁膜43の開口46下に自己整合(セルフアライン)的に形成する(図5(C))。次いで、フォトリソグラフィにより、第1のポリシリコン層により形成する電極(駆動トランジスタ20aのゲート電極33の第1電極層44、リセットゲート18のゲート電極32、転送電極34等)の形成領域上を覆うようにレジストマスクR3を形成し、このレジストマスクR3に基づいて異方性エッチング(反応性イオンエッチング(RIE))を行うことにより第1導電性膜52をパターニングし、前述の第1電極層44等の電極パターンを形成する(図6(A))。 Next, the resist mask R2 is removed by ashing, and n-type impurity ions (for example, arsenic As + ) are implanted from above the first conductive film 52, whereby the FD portion 16 made of the n + -type diffusion layer is removed from the first conductive film 52. A self-alignment (self-alignment) is formed under the openings 46 of the conductive film 52 and the gate insulating film 43 (FIG. 5C). Next, the formation region of the electrodes (the first electrode layer 44 of the gate electrode 33 of the driving transistor 20a, the gate electrode 32 of the reset gate 18, the transfer electrode 34, etc.) formed by the first polysilicon layer is covered by photolithography. A resist mask R3 is formed as described above, and anisotropic etching (reactive ion etching (RIE)) is performed based on the resist mask R3, thereby patterning the first conductive film 52, and the first electrode layer 44 described above. Etc. are formed (FIG. 6A).

次いで、アッシングによりレジストマスクR3を除去し、第1電極層44上を覆うように全面に、不純物イオンが添加されていないノンドープポリシリコンを積層して第2導電性膜53を形成し、この第2導電性膜53上にn型不純物イオン(例えば、ヒ素As)を注入することにより、第2導電性膜53をドープトポリシリコンとする(図6(B))。なお、第2導電性膜53を形成した後、イオン注入を行う前に、イオン注入の深さを調節するために、第2導電性膜53上にシリコン酸化膜を形成してもよい。 Next, the resist mask R3 is removed by ashing, and a second conductive film 53 is formed by laminating non-doped polysilicon to which no impurity ions are added over the entire surface so as to cover the first electrode layer 44. By implanting n-type impurity ions (for example, arsenic As + ) onto the two conductive film 53, the second conductive film 53 is made doped polysilicon (FIG. 6B). Note that a silicon oxide film may be formed on the second conductive film 53 in order to adjust the depth of ion implantation after the second conductive film 53 is formed and before ion implantation is performed.

次いで、フォトリソグラフィにより、第2のポリシリコン層により形成する電極(駆動トランジスタ20aのゲート電極33の第2電極層45、出力ゲート15のゲート電極31、転送電極35等)の形成領域上を覆うようにレジストマスクR4を形成し、このレジストマスクR4に基づいて異方性エッチング(反応性イオンエッチング(RIE))を行うことにより第2導電性膜53をパターニングし、前述の第2電極層45等の電極パターンを形成する(図6(C))。   Next, the formation region of the electrodes (second electrode layer 45 of gate electrode 33 of drive transistor 20a, gate electrode 31 of output gate 15, transfer electrode 35, etc.) formed by the second polysilicon layer is covered by photolithography. The resist mask R4 is formed as described above, and anisotropic etching (reactive ion etching (RIE)) is performed based on the resist mask R4 to pattern the second conductive film 53, and the second electrode layer 45 described above. Etc. are formed (FIG. 6C).

そして、アッシングによりレジストマスクR4を除去することにより、図3に示す構造が形成される。この後、層間絶縁膜や遮光膜等を形成することにより、固体撮像装置10が完成する。   Then, the structure shown in FIG. 3 is formed by removing the resist mask R4 by ashing. Thereafter, the solid-state imaging device 10 is completed by forming an interlayer insulating film, a light shielding film, and the like.

このように、上記の製造方法によれば、FD部16は、第1導電性膜52及びゲート絶縁膜43に形成された開口46に対して精度良くセルフアラインして形成されるため、FD部16の幅は、ゲート電極33の接触部の幅とほぼ同一となり、最小化される。これによって、FD部16の接合容量及び寄生容量が低減され、FD部16の全体的な静電容量が低下するため、電荷電圧変換効率が向上し、出力信号(Vout)のSN比が高まるといった効果が得られる。   As described above, according to the manufacturing method described above, the FD portion 16 is formed by self-aligning with high accuracy with respect to the opening 46 formed in the first conductive film 52 and the gate insulating film 43. The width of 16 is almost the same as the width of the contact portion of the gate electrode 33 and is minimized. As a result, the junction capacitance and parasitic capacitance of the FD unit 16 are reduced, and the overall capacitance of the FD unit 16 is reduced, so that the charge-voltage conversion efficiency is improved and the SN ratio of the output signal (Vout) is increased. An effect is obtained.

また、上記の製造方法では、FD部16を形成する際のn型不純物イオンとしてヒ素Asを例示している。ヒ素Asは、質量数が大きく、それによりシリコン基板40中での拡散が抑制されるため、FD部16を小さく形成する上で好適である。 In the manufacturing method described above, arsenic As + is exemplified as the n-type impurity ion when forming the FD portion 16. Arsenic As + has a large mass number, which suppresses diffusion in the silicon substrate 40 and is therefore suitable for forming the FD portion 16 small.

なお、上記実施形態では、ノンドープポリシリコンにより形成した第1及び第2導電性膜52,53をn型不純物イオンの注入によりドープトポリシリコンに改質している。これは、コンタクト抵抗値や配線抵抗を制御するために行っている。目的とするゲート電極33の特性によっては、図5(C)に示したイオン注入工程、及び図6(B)に示したイオン注入工程は省略してもよい。   In the above embodiment, the first and second conductive films 52 and 53 formed of non-doped polysilicon are modified to doped polysilicon by implantation of n-type impurity ions. This is performed to control the contact resistance value and the wiring resistance. Depending on the characteristics of the target gate electrode 33, the ion implantation step shown in FIG. 5C and the ion implantation step shown in FIG. 6B may be omitted.

また、第1導電性膜52は、ゲート絶縁膜43に形成するため、成膜時に不純物イオンを含んでいたとしてもシリコン基板40中にその不純物イオンを拡散させることはない。よって、第1導電性膜52は、成膜時に必ずしもノンドープでなくてもよい。   Further, since the first conductive film 52 is formed on the gate insulating film 43, the impurity ions are not diffused into the silicon substrate 40 even if the first conductive film 52 contains impurity ions at the time of film formation. Therefore, the first conductive film 52 is not necessarily non-doped at the time of film formation.

第2導電性膜53は、開口46を通してシリコン基板40の表面に接触するため、シリコン基板40中への不純物イオンの拡散を防止するためには、成膜時にノンドープであることが好ましいが、成膜時に不純物イオンを僅かに含んでいてもよい。例えば、FD部16に注入される不純物イオンより質量数が大きい不純物イオンを第2導電性膜53が含んでいる場合には、拡散が生じにくく、FD部16の形状(セルフアライン形状)を変化させることはない。   Since the second conductive film 53 is in contact with the surface of the silicon substrate 40 through the opening 46, in order to prevent diffusion of impurity ions into the silicon substrate 40, the second conductive film 53 is preferably non-doped at the time of film formation. The film may contain a slight amount of impurity ions. For example, when the second conductive film 53 includes impurity ions having a mass number larger than that of the impurity ions implanted into the FD portion 16, diffusion is unlikely to occur and the shape (self-aligned shape) of the FD portion 16 is changed. I will not let you.

また、上記実施形態では、第1及び第2導電性膜52,53の形成材料として、ポリシリコン(多結晶シリコン)を用いているが、ポリシリコンに代えて、アモルファスシリコン(非結晶シリコン)を用いてもよい。この場合には、上記製造工程で第1及び第2導電性膜52,53を形成する際に、ノンドープのアモルファスシリコンを用いる。ポリシリコン及びアモルファスシリコンは、導電性シリコンである。   In the above embodiment, polysilicon (polycrystalline silicon) is used as a material for forming the first and second conductive films 52 and 53. However, amorphous silicon (amorphous silicon) is used instead of polysilicon. It may be used. In this case, non-doped amorphous silicon is used when forming the first and second conductive films 52 and 53 in the manufacturing process. Polysilicon and amorphous silicon are conductive silicon.

次に、本発明の第2の実施形態に係わる固体撮像装置について説明する。本実施形態に係わる固体撮像装置の全体構成及びFD部の周辺の平面構造は、図1及び図2で示したものと同一であるため説明は省略する。図7は、本実施形態における図2のI−I線に沿う断面構造を示す。   Next, a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment and the planar structure around the FD unit are the same as those shown in FIGS. FIG. 7 shows a cross-sectional structure taken along line II of FIG. 2 in the present embodiment.

図7において、n型シリコン基板40の表層にpウェル層41が形成されており、pウェル層41の表層には、FDアンプの形成領域50とFD部を含むチャネル領域の形成領域51とを電気的に分離するフィールド酸化膜60がSTI法により形成されている。これにより、フィールド酸化膜60の上面は、シリコン基板40の表面とほぼ同一平面をなしている。また、上記実施形態と同様に、pウェル層41の表層には、n型拡散層からなるチャネル領域30が形成されており、このチャネル領域30の表層に、n型拡散層からなる前述のFD部16が形成されている。 In FIG. 7, a p-well layer 41 is formed on the surface layer of an n-type silicon substrate 40, and an FD amplifier formation region 50 and a channel region formation region 51 including the FD portion are formed on the surface layer of the p-well layer 41. An electrically isolated field oxide film 60 is formed by the STI method. Thus, the upper surface of the field oxide film 60 is substantially flush with the surface of the silicon substrate 40. Similarly to the above embodiment, a channel region 30 made of an n-type diffusion layer is formed in the surface layer of the p-well layer 41, and the surface layer of the channel region 30 is made of the n + -type diffusion layer. An FD portion 16 is formed.

n型シリコン基板40上には、ONO膜等からなるゲート絶縁膜61が形成されており、このゲート絶縁膜61上に、駆動トランジスタ20aのゲート電極33が形成されている。ゲート電極33は、FDアンプの形成領域50からフィールド酸化膜60上を超え、チャネル領域の形成領域51上へ延在している。   A gate insulating film 61 made of an ONO film or the like is formed on the n-type silicon substrate 40, and the gate electrode 33 of the driving transistor 20a is formed on the gate insulating film 61. The gate electrode 33 extends from the FD amplifier formation region 50 over the field oxide film 60 and onto the channel region formation region 51.

ゲート電極33は、第1のポリシリコン層からなる第1電極層62と、第2のポリシリコン層からなる第2電極層63とからなり、上面の高さが等しくなるように単層化されている。第1電極層62及びゲート絶縁膜61には、FD部16の直上位置に開口64が形成されており、第2電極層63は、この開口64に埋め込まれてFD部16の表面に接触している。   The gate electrode 33 includes a first electrode layer 62 made of a first polysilicon layer and a second electrode layer 63 made of a second polysilicon layer, and is made into a single layer so that the height of the upper surface is equal. ing. An opening 64 is formed in the first electrode layer 62 and the gate insulating film 61 at a position immediately above the FD portion 16, and the second electrode layer 63 is embedded in the opening 64 and contacts the surface of the FD portion 16. ing.

なお、第1及び第2電極層62,63は、n型不純物イオンが注入されたドープトポリシリコンからなる。また、FD部16は、開口64に自己整合(セルフアライン)して形成されている。また、ゲート電極33及びゲート絶縁膜61上には、層間絶縁膜や遮光膜等が形成されているが、簡略化のため図示は省略している。   The first and second electrode layers 62 and 63 are made of doped polysilicon into which n-type impurity ions are implanted. Further, the FD portion 16 is formed in self-alignment (self-alignment) with the opening 64. Further, although an interlayer insulating film, a light shielding film, and the like are formed on the gate electrode 33 and the gate insulating film 61, the illustration is omitted for simplification.

次に、本発明の第2の実施形態に係わる固体撮像装置の製造方法を図8に示す各工程図に沿って説明する。まず、n型シリコン基板40の表層にp型不純物イオン(例えば、ボロンB)を注入することによりpウェル層41を形成し、本実施形態では、STI法により、pウェル層41の表層にフィールド酸化膜60を形成する(図8(A))。 Next, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to each step diagram shown in FIG. First, p-type impurity ions (for example, boron B + ) are implanted into the surface layer of the n-type silicon substrate 40 to form the p-well layer 41. In this embodiment, the surface layer of the p-well layer 41 is formed by the STI method. A field oxide film 60 is formed (FIG. 8A).

次いで、上記実施形態で示した図4(B)〜図6(B)と同一の工程を経ることにより、図8(B)に示す構造を形成する。第1導電性膜65は、ゲート絶縁膜61上に成膜したノンドープポリシリコン上にn型不純物イオン(例えば、ヒ素As)を注入し、開口64が形成してFD部16を形成した後、パターニングを行ったものであり、上記の第1電極層62となっている。第2導電性膜66は、第1電極層62上を覆うように全面に堆積したノンドープポリシリコン上にn型不純物イオン(例えば、ヒ素As)を注入したものである。 Next, the structure shown in FIG. 8B is formed through the same steps as those in FIGS. 4B to 6B described in the above embodiment. The first conductive film 65 is formed after implanting n-type impurity ions (for example, arsenic As + ) on non-doped polysilicon formed on the gate insulating film 61 to form the opening 64 to form the FD portion 16. The first electrode layer 62 is formed by patterning. The second conductive film 66 is obtained by implanting n-type impurity ions (for example, arsenic As + ) on non-doped polysilicon deposited on the entire surface so as to cover the first electrode layer 62.

次いで、第2導電性膜66上をCMP(chemical mechanical polish)により研摩し、第1電極層62の上面とほぼ同一の高さとなるように、表面を平坦化する(図8(C))。なお、この平坦化は、エッチバック法により行ってもよい。   Next, the surface of the second conductive film 66 is polished by CMP (chemical mechanical polish), and the surface is flattened so as to be almost the same height as the upper surface of the first electrode layer 62 (FIG. 8C). This planarization may be performed by an etch back method.

そして、上記実施形態と同様に、フォトリソグラフィにより、第2のポリシリコン層により形成する電極(駆動トランジスタ20aのゲート電極33の第2電極層63、出力ゲート15のゲート電極31、転送電極35等)の形成領域上を覆うようにレジストマスクR5を形成し、このレジストマスクR4に基づいて異方性エッチング(反応性イオンエッチング(RIE))を行うことにより第2導電性膜66をパターニングし、上記の第2電極層63等の電極パターンを形成する(図8(D))。この後、アッシングによりレジストマスクR5を除去することにより、図7に示す構造が形成される。   Similarly to the above embodiment, an electrode formed by the second polysilicon layer (second electrode layer 63 of the gate electrode 33 of the drive transistor 20a, gate electrode 31 of the output gate 15, transfer electrode 35, etc.) is formed by photolithography. ) To form a resist mask R5 so as to cover the formation region, and anisotropic etching (reactive ion etching (RIE)) is performed on the resist mask R4 to pattern the second conductive film 66. An electrode pattern such as the second electrode layer 63 is formed (FIG. 8D). Thereafter, the resist mask R5 is removed by ashing to form the structure shown in FIG.

なお、本実施形態でも同様に、第1及び第2導電性膜65,66は、アモルファスシリコンであってもよく、また、成膜時に必ずしもノンドープでなくてもよい。   Similarly, in the present embodiment, the first and second conductive films 65 and 66 may be amorphous silicon, and may not necessarily be non-doped at the time of film formation.

また、上記第1及び第2の実施形態では、CCD型の固体撮像装置を例示しているが、本発明はこれに限定されず、FDアンプを備えるものであれば、CMOS型等の他種の固体撮像装置にも適用可能である。   In the first and second embodiments, the CCD type solid-state imaging device is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and any other type such as a CMOS type may be used as long as it includes an FD amplifier. It is also applicable to the solid-state imaging device.

また、上記実施形態では、光電変換素子の光電変換によって生成される電子−正孔対のうち電子を信号電荷として扱うように、シリコン基板内の導電型を設定しているが、本発明はこれに限定されず、正孔を信号電荷として扱うように導電型を変更してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the conductivity type in a silicon substrate is set so that an electron may be handled as a signal charge among the electron-hole pairs produced | generated by the photoelectric conversion of a photoelectric conversion element, this invention is this. However, the conductivity type may be changed so that holes are handled as signal charges.

本発明の第1の実施形態に係わる固体撮像装置の構成を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. FD部の周辺の構造を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structure of the periphery of FD part. 図2のI−Iに沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing in alignment with II of FIG. 本発明の第1の実施形態に係わる固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その1)である。It is process drawing (the 1) which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係わる固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その2)である。It is process drawing (the 2) which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係わる固体撮像装置の製造方法を示す工程図(その3)である。It is process drawing (the 3) which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係わる固体撮像装置の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係わる固体撮像装置の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning the 2nd Embodiment of this invention. 従来の製造方法を例示する工程図である。It is process drawing which illustrates the conventional manufacturing method.

符号の説明Explanation of symbols

10 固体撮像装置
11 受光部
12 垂直CCD
13 水平CCD
14 出力部
15 出力ゲート
16 フローティングディフュージョン(FD)部
17 出力回路
18 リセットゲート
19 リセットドレイン
20a,20b 駆動トランジスタ
21a,21b 負荷トランジスタ
30 チャネル領域
31,32,33 ゲート電極
34,35 転送電極
40 n型シリコン基板
41 pウェル層
42,60 フィールド酸化膜
43,61 ゲート絶縁膜
44,62 第1電極層
45,63 第2電極層
46,64 開口
50 FDアンプの形成領域
51 FD部を含むチャネル領域の形成領域
52,65 第1導電性膜
53,66 第2導電性膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solid-state imaging device 11 Light receiving part 12 Vertical CCD
13 Horizontal CCD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Output part 15 Output gate 16 Floating diffusion (FD) part 17 Output circuit 18 Reset gate 19 Reset drain 20a, 20b Drive transistor 21a, 21b Load transistor 30 Channel area 31, 32, 33 Gate electrode 34, 35 Transfer electrode 40 n-type Silicon substrate 41 P well layer 42, 60 Field oxide film 43, 61 Gate insulating film 44, 62 First electrode layer 45, 63 Second electrode layer 46, 64 Opening 50 FD amplifier formation region 51 Channel region including FD portion Formation region 52, 65 First conductive film 53, 66 Second conductive film

Claims (8)

信号電荷を蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部にゲート電極が接続されたトランジスタを有し、前記フローティングディフュージョン部の電位に応じた信号を出力する出力回路とを備えた固体撮像装置の製造方法において、
半導体基板上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜上に導電性シリコンからなる第1導電性膜を形成する第1導電性膜形成工程と、
前記フローティングディフュージョン部の形成領域の直上位置に開口を有するレジストマスクを前記第1導電性膜上に形成し、エッチングを行うことにより、前記開口下の前記第1導電性膜及び前記ゲート絶縁膜を除去して開口を形成する開口形成工程と、
前記レジストマスクを除去し、前記第1導電性膜上から不純物イオンを注入することにより、前記半導体基板の表層に前記フローティングディフュージョン部を形成するイオン注入工程と、
前記第1導電性膜上を覆うように全面に導電性シリコンからなる第2導電性膜を形成する第2導電性膜形成工程と、
前記第1及び第2導電性膜をそれぞれパターニングし、前記ゲート電極を形成するパターニング工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Production of a solid-state imaging device comprising: a floating diffusion part that accumulates signal charges; and an output circuit that has a transistor having a gate electrode connected to the floating diffusion part and outputs a signal corresponding to the potential of the floating diffusion part In the method
A gate insulating film forming step of forming a gate insulating film on the semiconductor substrate;
A first conductive film forming step of forming a first conductive film made of conductive silicon on the gate insulating film;
A resist mask having an opening at a position immediately above the formation region of the floating diffusion portion is formed on the first conductive film, and etching is performed, whereby the first conductive film and the gate insulating film below the opening are formed. An opening forming step of removing and forming an opening;
Removing the resist mask and implanting impurity ions from above the first conductive film to form the floating diffusion portion in the surface layer of the semiconductor substrate;
A second conductive film forming step of forming a second conductive film made of conductive silicon over the entire surface so as to cover the first conductive film;
Patterning each of the first and second conductive films to form the gate electrode; and
The manufacturing method of the solid-state imaging device characterized by including this.
前記第1導電性膜は、ノンドープの導電性シリコンからなることを特徴とする請求項1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 1, wherein the first conductive film is made of non-doped conductive silicon. 前記第2導電性膜は、ノンドープの導電性シリコンからなることを特徴とする請求項1または2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 1, wherein the second conductive film is made of non-doped conductive silicon. 前記イオン注入工程にて注入する不純物イオンは、ヒ素イオンであることを特徴とする請求項1から3いずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the impurity ions implanted in the ion implantation step are arsenic ions. 5. 前記第1導電性膜形成工程の後に前記第1導電性膜上に不純物イオンを注入する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1から4いずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a step of implanting impurity ions on the first conductive film after the first conductive film forming step. . 前記第2導電性膜形成工程の後に前記第2導電性膜上に不純物イオンを注入する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1から5いずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。   6. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a step of implanting impurity ions on the second conductive film after the second conductive film forming step. . 前記導電性シリコンは、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項1から6いずれか1項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 1, wherein the conductive silicon is polysilicon or amorphous silicon. 前記1から7いずれか1項に記載の製造方法により製造され、前記フローティングディフュージョン部が前記第1導電性膜及び前記ゲート絶縁膜に形成された開口に自己整合していることを特徴とする固体撮像装置。   8. A solid manufactured by the manufacturing method according to claim 1, wherein the floating diffusion portion is self-aligned with an opening formed in the first conductive film and the gate insulating film. Imaging device.
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