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JP2019114797A - Solid state image sensor and manufacturing method of the same - Google Patents

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JP2019114797A
JP2019114797A JP2019028783A JP2019028783A JP2019114797A JP 2019114797 A JP2019114797 A JP 2019114797A JP 2019028783 A JP2019028783 A JP 2019028783A JP 2019028783 A JP2019028783 A JP 2019028783A JP 2019114797 A JP2019114797 A JP 2019114797A
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JP
Japan
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region
conductivity type
pixel
charge storage
semiconductor
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JP2019028783A
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Japanese (ja)
Inventor
琢真 長谷川
Takuma Hasegawa
琢真 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
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Abstract

To provide a solid state image sensor capable of increasing the number of saturated electrons that can be stored in a charge storage region of each pixel and manufacturing method of the same.SOLUTION: The solid state image sensor includes: a pixel having a charge storage region in a semiconductor layer; a transfer gate; and a pixel separation region. Included is a high concentration region, provided at a peripheral edge part excluding a peripheral edge part facing a transfer gate out of a peripheral edge part of the charge storage region, containing the same conductive type impurity as a conductive type of an impurity contained in the charge storage region at higher concentration than at a center part of the charge storage region.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明の実施形態は、固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a solid-state imaging device and a method of manufacturing the solid-state imaging device.

従来、固体撮像装置は、撮像画像の各画素に対応して2次元に配置される複数の光電変換素子と、光電変換素子がそれぞれに設けられる各画素同士を電気的に画素分離する画素分離領域とを備える。各画素は、入射光を受光量に応じた量の信号電荷へ光電変換して、各画素内の電荷蓄積領域に蓄積する。   Conventionally, in a solid-state imaging device, a pixel separation area that electrically separates each of a plurality of photoelectric conversion elements arranged in two dimensions corresponding to each pixel of a captured image and each photoelectric conversion element is provided. And Each pixel photoelectrically converts incident light into a signal charge of an amount according to the amount of light received, and accumulates it in the charge accumulation region in each pixel.

かかる固体撮像装置は、電荷蓄積領域に蓄積可能な信号電荷の数(飽和電子数)が多いほど、光電変換のダイナミックレンジが広くなる。しかしながら、各画素は、電荷蓄積領域の周縁部における飽和電子数が電荷蓄積領域の中央部に比べて少なくなることがある。   In such a solid-state imaging device, the larger the number of signal charges (the number of saturated electrons) that can be stored in the charge storage region, the wider the dynamic range of photoelectric conversion. However, in each pixel, the number of saturated electrons in the peripheral portion of the charge storage region may be smaller than that in the central portion of the charge storage region.

特開2010−27750号公報JP, 2010-27750, A

一つの実施形態は、各画素の電荷蓄積領域に蓄積可能な飽和電子数を増大させることができる固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of one embodiment is to provide a solid-state imaging device capable of increasing the number of saturated electrons that can be accumulated in the charge accumulation region of each pixel, and a method of manufacturing the solid-state imaging device.

一つの実施形態によれば、固体撮像装置が提供される。半導体層に電荷蓄積領域を有する画素と、転送ゲートと、画素分離領域とを備え、前記電荷蓄積領域の周縁部のうち、転送ゲートに面する周縁部を除く周縁部に設けられ、前記電荷蓄積領域に含まれる不純物の導電型と同一導電型の不純物を前記電荷蓄積領域の中央部よりも高濃度に含む高濃度領域を備える。   According to one embodiment, a solid state imaging device is provided. The pixel is provided with a pixel having a charge storage region in a semiconductor layer, a transfer gate, and a pixel separation region, and provided on the peripheral edge of the charge storage region except for the peripheral edge facing the transfer gate, the charge storage A high concentration region is provided which contains an impurity of the same conductivity type as that of the impurity contained in the region at a higher concentration than the central portion of the charge storage region.

図1は、実施形態に係る固体撮像装置を備えるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera provided with a solid-state imaging device according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る画素アレイ中の一画素に対応する部分を示す模式的な平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing a portion corresponding to one pixel in the pixel array according to the embodiment. 図4は、実施形態に係る図3に示す画素アレイのA−A’線による模式的な断面を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a schematic cross section taken along line A-A ′ of the pixel array shown in FIG. 3 according to the embodiment. 図5は、実施形態に係る画素の電荷蓄積領域におけるポテンシャル電位の分布を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a distribution of potentials in the charge storage region of the pixel according to the embodiment. 図6は、実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面視による説明図である。FIG. 6 is an explanatory view in cross section showing the manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面視による説明図である。FIG. 7 is an explanatory view in cross section showing the manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図8は、実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面視による説明図である。FIG. 8 is an explanatory view in cross section showing the manufacturing process of the solid-state imaging device according to the embodiment. 図9は、実施形態の変形例に係る画素アレイの受光面側の面の一部を示す模式的な平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view showing a part of the surface on the light receiving surface side of the pixel array according to the modification of the embodiment.

以下に添付図面を参照して、実施形態に係る固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法について詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a solid-state imaging device and a method of manufacturing the solid-state imaging device according to the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited by this embodiment.

図1は、実施形態に係る固体撮像装置14を備えるデジタルカメラ1の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、デジタルカメラ1は、カメラモジュール11と後段処理部12とを備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera 1 provided with a solid-state imaging device 14 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the digital camera 1 includes a camera module 11 and a post-processing unit 12.

カメラモジュール11は、撮像光学系13と固体撮像装置14とを備える。撮像光学系13は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置14は、撮像光学系13によって結像される被写体像を撮像し、撮像によって得られた画像信号を後段処理部12へ出力する。かかるカメラモジュール11は、デジタルカメラ1以外に、例えば、カメラ付き携帯端末などの電子機器に適用される。   The camera module 11 includes an imaging optical system 13 and a solid-state imaging device 14. The imaging optical system 13 takes in light from a subject and forms a subject image. The solid-state imaging device 14 captures an object image formed by the imaging optical system 13, and outputs an image signal obtained by imaging to the post-processing unit 12. The camera module 11 is applied to an electronic device such as a camera-equipped mobile terminal other than the digital camera 1, for example.

後段処理部12は、ISP(Image Signal Processor)15、記憶部16および表示部17を備える。ISP15は、固体撮像装置14から入力される画像信号の信号処理を行う。かかるISP15は、例えば、ノイズ除去処理、欠陥画素補正処理、解像度変換処理などの高画質化処理を行う。   The post-processing unit 12 includes an image signal processor (ISP) 15, a storage unit 16, and a display unit 17. The ISP 15 performs signal processing of an image signal input from the solid-state imaging device 14. The ISP 15 performs high image quality processing such as noise removal processing, defective pixel correction processing, resolution conversion processing, and the like.

そして、ISP15は、信号処理後の画像信号を記憶部16、表示部17およびカメラモジュール11内の固体撮像装置14が備える後述の信号処理回路21(図2参照)へ出力する。ISP15からカメラモジュール11へフィードバックされる画像信号は、固体撮像装置14の調整や制御に用いられる。   Then, the ISP 15 outputs the image signal after signal processing to the storage unit 16, the display unit 17, and a signal processing circuit 21 (see FIG. 2) described later included in the solid-state imaging device 14 in the camera module 11. The image signal fed back from the ISP 15 to the camera module 11 is used for adjustment and control of the solid-state imaging device 14.

記憶部16は、ISP15から入力される画像信号を画像として記憶する。また、記憶部16は、記憶した画像の画像信号をユーザの操作などに応じて表示部17へ出力する。表示部17は、ISP15あるいは記憶部16から入力される画像信号に応じて画像を表示する。かかる表示部17は、例えば、液晶ディスプレイなどである。   The storage unit 16 stores an image signal input from the ISP 15 as an image. In addition, the storage unit 16 outputs the image signal of the stored image to the display unit 17 according to the user's operation or the like. The display unit 17 displays an image according to the image signal input from the ISP 15 or the storage unit 16. The display unit 17 is, for example, a liquid crystal display.

次に、図2を参照してカメラモジュール11が備える固体撮像装置14について説明する。図2は、実施形態に係る固体撮像装置14の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように、固体撮像装置14は、イメージセンサ20と、信号処理回路21とを備える。   Next, referring to FIG. 2, the solid-state imaging device 14 provided in the camera module 11 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the solid-state imaging device 14 according to the embodiment. As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 14 includes an image sensor 20 and a signal processing circuit 21.

ここでは、イメージセンサ20が、入射光を光電変換する画素における入射光が入射する側の面に配線層が形成される所謂表面照射型CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである場合について説明する。なお、実施形態に係るイメージセンサ20は、表面照射型CMOSイメージセンサに限定するものではなく、裏面照射型CMOSイメージセンサや、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等といった任意のイメージセンサであってもよい。   Here, a case will be described where the image sensor 20 is a so-called surface-illuminated CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor in which a wiring layer is formed on the surface of the pixel on which incident light is photoelectrically converted. . The image sensor 20 according to the embodiment is not limited to the front side illumination type CMOS image sensor, and may be any image sensor such as a back side illumination type CMOS image sensor or a CCD (Charge Coupled Device) image sensor. Good.

イメージセンサ20は、周辺回路22と、画素アレイ23とを備える。また、周辺回路22は、垂直シフトレジスタ24、タイミング制御部25、CDS(相関二重サンプリング)26、ADC(アナログデジタル変換部)27、およびラインメモリ28を備え、これらは主にアナログ回路で構成される。   The image sensor 20 includes a peripheral circuit 22 and a pixel array 23. The peripheral circuit 22 also includes a vertical shift register 24, a timing control unit 25, a CDS (correlated double sampling) 26, an ADC (analog-digital conversion unit) 27, and a line memory 28, which are mainly configured by analog circuits. Be done.

画素アレイ23は、イメージセンサ20の撮像領域に設けられる。かかる画素アレイ23には、撮像画像の各画素に対応する複数の光電変換素子が、水平方向(行方向)および垂直方向(列方向)へ2次元アレイ状(マトリックス状)に配置されている。   The pixel array 23 is provided in an imaging region of the image sensor 20. In the pixel array 23, a plurality of photoelectric conversion elements corresponding to each pixel of a captured image are arranged in a two-dimensional array (matrix) in the horizontal direction (row direction) and the vertical direction (column direction).

そして、画素アレイ23は、各画素の光電変換素子が入射光量に応じた信号電荷(例えば、電子)を発生させて、各画素内の電荷蓄積領域に蓄積する。本実施形態では、各電荷蓄積領域に蓄積可能な飽和電子数を増大させることによって、各画素による光電変換のダイナミックレンジを拡張する。   Then, the pixel array 23 causes the photoelectric conversion element of each pixel to generate a signal charge (for example, an electron) according to the incident light amount, and accumulates it in the charge accumulation region in each pixel. In the present embodiment, the dynamic range of photoelectric conversion by each pixel is expanded by increasing the number of saturated electrons that can be stored in each charge storage region.

かかる画素アレイ23の各画素については、図3〜図5を参照して詳述する。画素アレイ23は、各画素によって光電変換された電荷の量に応じた電圧の信号を、撮像画像における各画素の輝度を示す画素信号として取得する。   Each pixel of the pixel array 23 will be described in detail with reference to FIGS. The pixel array 23 acquires a signal of a voltage corresponding to the amount of charge photoelectrically converted by each pixel as a pixel signal indicating the luminance of each pixel in the captured image.

タイミング制御部25は、垂直シフトレジスタ24、CDS26、ADC27およびラインメモリ28に対して動作タイミングの基準となるパルス信号を出力する処理部である。垂直シフトレジスタ24は、アレイ(行列)状に2次元配列された複数の画素の中から信号電荷を読み出す画素を行単位で順次選択するための選択信号を画素アレイ23へ出力する処理部である。   The timing control unit 25 is a processing unit that outputs a pulse signal as a reference of operation timing to the vertical shift register 24, the CDS 26, the ADC 27, and the line memory 28. The vertical shift register 24 is a processing unit that outputs, to the pixel array 23, a selection signal for sequentially selecting, in units of rows, pixels from which signal charges are read out of a plurality of pixels arranged two-dimensionally in an array (matrix). .

画素アレイ23は、垂直シフトレジスタ24から入力される選択信号によって行単位で選択される各画素に蓄積された信号電荷を、撮像画像における各画素の輝度を示す画素信号として画素からCDS26へ出力する。   The pixel array 23 outputs, from the pixels to the CDS 26, the signal charges accumulated in the respective pixels selected in units of rows by the selection signal input from the vertical shift register 24 as the pixel signals indicating the luminance of the respective pixels in the captured image. .

CDS26は、画素アレイ23から入力される画素信号から、相関二重サンプリングによってノイズを除去してADC27へ出力する処理部である。ADC27は、CDS26から入力されるアナログの画素信号をデジタルの画素信号へ変換してラインメモリ28へ出力する処理部である。ラインメモリ28は、ADC27から入力される画素信号を一時的に保持し、画素アレイ23における画素の行毎に信号処理回路21へ出力する処理部である。   The CDS 26 is a processing unit that removes noise from the pixel signal input from the pixel array 23 by correlated double sampling and outputs the noise to the ADC 27. The ADC 27 is a processing unit that converts an analog pixel signal input from the CDS 26 into a digital pixel signal and outputs the digital pixel signal to the line memory 28. The line memory 28 is a processing unit that temporarily holds pixel signals input from the ADC 27 and outputs the pixel signals to the signal processing circuit 21 for each row of pixels in the pixel array 23.

信号処理回路21は、ラインメモリ28から入力される画素信号に対して所定の信号処理を行って後段処理部12へ出力する処理部であり、主にデジタル回路で構成される。信号処理回路21は、画素信号に対して、例えば、レンズシェーディング補正、傷補正、ノイズ低減処理などの信号処理を行う。   The signal processing circuit 21 is a processing unit that performs predetermined signal processing on pixel signals input from the line memory 28 and outputs the processed signal to the post-processing unit 12 and is mainly configured by a digital circuit. The signal processing circuit 21 performs signal processing such as lens shading correction, flaw correction, and noise reduction processing on the pixel signal, for example.

このように、イメージセンサ20では、画素アレイ23に配置される複数の画素が入射光を受光量に応じた量の信号電荷へ光電変換して蓄積し、周辺回路22が各画素に蓄積された信号電荷を画素信号として読み出すことによって撮像を行う。   As described above, in the image sensor 20, a plurality of pixels arranged in the pixel array 23 photoelectrically convert incident light into signal charges of an amount according to the amount of received light and accumulates the peripheral circuits 22 in each pixel. Imaging is performed by reading out the signal charge as a pixel signal.

次に、図3〜図5を参照して、実施形態に係る画素アレイ23について説明する。図3は、実施形態に係る画素アレイ23中の一画素に対応する部分を示す模式的な平面図であり、図4は、実施形態に係る図3に示す画素アレイ23のA−A’線による模式的な断面を示す説明図である。また、図5は、実施形態に係る画素の電荷蓄積領域におけるポテンシャル電位の分布を示す説明図である。   Next, the pixel array 23 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a schematic plan view showing a portion corresponding to one pixel in the pixel array 23 according to the embodiment, and FIG. 4 is a line AA 'of the pixel array 23 shown in FIG. 3 according to the embodiment. It is explanatory drawing which shows the typical cross section by. FIG. 5 is an explanatory view showing the distribution of the potential potential in the charge storage region of the pixel according to the embodiment.

なお、図3には、各画素における電荷蓄積領域の構成の理解を容易にするため、電荷蓄積領域上に設けられる後述の第2導電型の半導体領域52、反射防止膜34、カラーフィルタCF、およびマイクロレンズML(図4参照)を除去した状態の画素を示している。   In FIG. 3, in order to facilitate understanding of the configuration of the charge storage region in each pixel, a semiconductor region 52 of the second conductivity type, which will be described later, provided on the charge storage region, an antireflective film 34, a color filter CF, And the pixel in a state in which the microlens ML (see FIG. 4) is removed.

図3に示すように、画素アレイ23は、第1導電型の半導体領域51と、高濃度領域53と、転送ゲートTRGと、フローティングディフュージョンFDとを備える。第1導電型の半導体領域51は、半導体層に、例えば、リン等のN型の不純物がドープされたN型の領域である。   As shown in FIG. 3, the pixel array 23 includes a semiconductor region 51 of the first conductivity type, a high concentration region 53, a transfer gate TRG, and a floating diffusion FD. The semiconductor region 51 of the first conductivity type is an N-type region in which an N-type impurity such as phosphorus is doped in the semiconductor layer, for example.

また、高濃度領域53は、第1導電型の半導体領域51の側面のうち、転送ゲートTRGに面する側の側面を除く側面を囲む位置に設けられ、半導体層に、例えば、リン等のN型の不純物が第1導電型の半導体領域51よりも高い濃度でドープされたN型の領域である。これら、第1導電型の半導体領域51および高濃度領域53は、画素で光電変換された信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域として機能する。   The high concentration region 53 is provided at a position surrounding the side surface of the semiconductor region 51 of the first conductivity type except the side surface facing the transfer gate TRG. The impurity of the type is an N-type region doped at a higher concentration than the semiconductor region 51 of the first conductivity type. The semiconductor region 51 and the high concentration region 53 of the first conductivity type function as charge storage regions for storing signal charges photoelectrically converted by the pixels.

転送ゲートTRGは、半導体層における第1導電型の半導体領域51に隣接する領域上に設けられ、例えば、ポリシリコンによって形成される。また、フローティングディフュージョンFDは、転送ゲートTRGを挟んで、半導体層内で第1導電型の半導体領域51と対向する位置に、例えば、リン等のN型の不純物がドープされた領域である。   The transfer gate TRG is provided on a region adjacent to the semiconductor region 51 of the first conductivity type in the semiconductor layer, and is formed of, for example, polysilicon. Further, the floating diffusion FD is a region in which an N-type impurity such as phosphorus is doped at a position facing the semiconductor region 51 of the first conductivity type in the semiconductor layer with the transfer gate TRG interposed therebetween.

また、画素アレイ23は、これら第1導電型の半導体領域51、高濃度領域53、転送ゲートTRG、フローティングディフュージョンFDが設けられる領域を平面視において囲む位置に、表層画素分離拡散領域42および絶縁部材43を備える。   Further, the pixel array 23 is a surface pixel separation diffusion region 42 and an insulating member at a position surrounding the region where the semiconductor region 51 of the first conductivity type, the high concentration region 53, the transfer gate TRG, and the floating diffusion FD is provided in plan view. 43 is provided.

表層画素分離拡散領域42は、半導体層に、例えば、ボロン等のP型の不純物がドープされたP型の領域である。また、絶縁部材43は、例えば、酸化シリコンであり、表層素子分離拡散領域42に設けられる。絶縁部材43は、例えば、STI(Shallow Trench Isolation)であり、各画素間を電気的に分離する。   The surface layer pixel isolation diffusion region 42 is a P-type region in which a semiconductor layer is doped with a P-type impurity such as boron, for example. The insulating member 43 is, for example, silicon oxide, and is provided in the surface element isolation diffusion region 42. The insulating member 43 is, for example, STI (Shallow Trench Isolation), and electrically isolates each pixel.

画素アレイ23における一画素部分の断面構造は、図4に示すようになっている。具体的には、画素アレイ23中の一画素に注目すると、図4に示すように、半導体基板31と、半導体基板31上に設けられるオーバーフロードレイン層32と、オーバーフロードレイン層32上に設けられる半導体層であるエピタキシャル層33とを備える。   The sectional structure of one pixel portion in the pixel array 23 is as shown in FIG. Specifically, focusing on one pixel in the pixel array 23, as shown in FIG. 4, the semiconductor substrate 31, the overflow drain layer 32 provided on the semiconductor substrate 31, and the semiconductor provided on the overflow drain layer 32. And an epitaxial layer 33 which is a layer.

半導体基板31は、例えば、シリコン基板である。オーバーフロードレイン層32は、半導体基板31上に設けられるエピタキシャル層33の底部に、例えば、ボロン等のP型の不純物がドープされた層である。エピタキシャル層33は、半導体基板31上に、シリコンがエピタキシャル成長された層であり、例えば、リン等のN型の不純物が比較的低濃度に含まれる。   The semiconductor substrate 31 is, for example, a silicon substrate. The overflow drain layer 32 is a layer in which a P-type impurity such as boron is doped at the bottom of the epitaxial layer 33 provided on the semiconductor substrate 31. The epitaxial layer 33 is a layer in which silicon is epitaxially grown on the semiconductor substrate 31 and, for example, an N-type impurity such as phosphorus is contained at a relatively low concentration.

また、各画素は、エピタキシャル層33内に設けられる前述した第1導電型の半導体領域51と、高濃度領域53と、エピタキシャル層33の表層における第1導電型の半導体領域51の直上に設けられる第2導電型の半導体領域52とを備える。   Each pixel is provided directly on the semiconductor region 51 of the first conductivity type described above provided in the epitaxial layer 33, the high concentration region 53, and the semiconductor region 51 of the first conductivity type in the surface layer of the epitaxial layer 33. And a semiconductor region 52 of the second conductivity type.

第1導電型の半導体領域51および高濃度領域53は、前述したように、エピタキシャル層33内に、例えば、リン等のN型の不純物がドープされたN型の領域である。一方、第2導電型の半導体領域52は、エピタキシャル層33における第1導電型の半導体領域51および高濃度領域53の直上に、例えば、ボロン等のP型の不純物がドープされたP型の領域である。   As described above, the semiconductor region 51 and the high concentration region 53 of the first conductivity type are N-type regions in which the N-type impurity such as phosphorus is doped in the epitaxial layer 33, for example. On the other hand, the semiconductor region 52 of the second conductivity type is a P-type region doped with a P-type impurity such as boron immediately above the semiconductor region 51 of the first conductivity type and the high concentration region 53 in the epitaxial layer 33. It is.

各画素は、エピタキシャル層33の表裏を貫通する画素分離領域40によって、隣接する画素と分離される。画素分離領域40は、前述した表層画素分離拡散領域42および表層画素分離拡散領域42に設けられる絶縁部材43と、表層画素分離拡散領域42の下面からオーバーフロードレイン層32の上面まで達する深層画素分離拡散領域41とを含む。   Each pixel is separated from an adjacent pixel by a pixel separation region 40 penetrating the front and back of the epitaxial layer 33. The pixel separation region 40 is a deep layer pixel separation diffusion extending from the lower surface of the surface pixel separation diffusion region 42 to the upper surface of the overflow drain layer 32 and the insulating member 43 provided in the surface layer pixel separation diffusion region 42 and the surface layer pixel separation diffusion region 42 described above. And a region 41.

深層画素分離拡散領域41は、エピタキシャル層33に、例えば、ボロン等のP型の不純物がドープされたP型の領域である。さらに、各画素は、受光面側に、反射防止膜34、カラーフィルタCF、およびマイクロレンズMLを備える。   The deep pixel separation diffusion region 41 is a P-type region in which the epitaxial layer 33 is doped with a P-type impurity such as boron, for example. Furthermore, each pixel includes an antireflective film 34, a color filter CF, and a microlens ML on the light receiving surface side.

各画素は、マイクロレンズML、カラーフィルタCF、反射防止膜34を介して入射する光を信号電荷に光電変換して、第1導電型の半導体領域51および高濃度領域53に蓄積する。   Each pixel photoelectrically converts light incident through the microlens ML, the color filter CF, and the anti-reflection film 34 into a signal charge, and accumulates the light in the semiconductor region 51 of the first conductivity type and the high concentration region 53.

そして、各画素は、図3に示す転送ゲートTRGに所定の転送電圧を印加することによって、第1導電型の半導体領域51および高濃度領域53からフローティングディフュージョンFDへ転送する。その後、各画素は、フローティングディフュージョンFDへ転送された信号電荷に応じた電圧を増幅してCDS26(図2参照)へ出力する。   Then, each pixel transfers data from the semiconductor region 51 and the high concentration region 53 of the first conductivity type to the floating diffusion FD by applying a predetermined transfer voltage to the transfer gate TRG shown in FIG. Thereafter, each pixel amplifies a voltage corresponding to the signal charge transferred to the floating diffusion FD and outputs the amplified voltage to the CDS 26 (see FIG. 2).

かかる画素は、上記したように、第1導電型の半導体領域51と、表層画素分離拡散領域42との間に、第1導電型の半導体領域51よりもN型の不純物濃度が高い高濃度領域53を備えるので蓄積可能な飽和電子数を増大させることができる。   Such a pixel is, as described above, a high concentration region having a higher N-type impurity concentration than the first conductivity type semiconductor region 51 between the first conductivity type semiconductor region 51 and the surface layer pixel isolation diffusion region 42. Since 53 are provided, the number of saturated electrons that can be stored can be increased.

具体的には、高濃度領域53を備えない一般的な画素では、図5に点線で示すように、電荷蓄積領域における周縁部のポテンシャル電位は、電荷蓄積領域における中央部のポテンシャル電位(図5の一点鎖線参照)よりも低い。   Specifically, in a general pixel not provided with the high concentration region 53, as shown by a dotted line in FIG. 5, the potential potential of the peripheral portion in the charge storage region is the potential potential of the central portion in the charge storage region (FIG. Lower than the dashed line).

これは、信号電荷を蓄積する量子井戸の深さが、電荷蓄積領域の中央部に比べて周縁部の方が浅いことを示している。つまり、電荷蓄積領域の周縁部の飽和電子数が中央部の飽和電子数よりも少ないことを意味している。   This indicates that the depth of the quantum well for storing the signal charge is shallower in the peripheral portion than in the central portion of the charge storage region. That is, it means that the number of saturated electrons in the peripheral portion of the charge storage region is smaller than the number of saturated electrons in the central portion.

かかる現象の発生は、電荷蓄積領域の周縁部に含まれているN型の不純物が、電荷蓄積領域の周縁部に近接する表層画素分離拡散領域42に含まれているP型の不純物によって電気的に中和されることに起因する。   The occurrence of this phenomenon is caused by the electrical conductivity of the N-type impurity contained in the peripheral portion of the charge storage region due to the P-type impurity contained in the surface layer pixel separation diffusion region 42 close to the peripheral portion of the charge storage region. It is because it is neutralized.

そこで、画素アレイ23中の画素は、第1導電型の半導体領域51と、表層画素分離拡散領域42との間に、第1導電型の半導体領域51よりもN型の不純物濃度が高い高濃度領域53を備える。これにより、高濃度領域53は、内部のN型の不純物が隣接する表層画素分離拡散領域42内のP型の不純物によって多少電気的に中和されても、ポテンシャル電位が図5に実線で示すように、高濃度領域53がない場合に比べて高くなる。   Therefore, the pixels in the pixel array 23 have a high concentration of N-type impurity concentration higher than the first conductivity type semiconductor region 51 between the first conductivity type semiconductor region 51 and the surface layer pixel isolation diffusion region 42. An area 53 is provided. Thus, even if the high concentration region 53 is somewhat electrically neutralized by the P type impurity in the surface layer pixel isolation diffusion region 42 where the internal N type impurity is adjacent, the potential potential is shown by the solid line in FIG. Thus, it is higher than when the high concentration region 53 is not present.

したがって、画素アレイ23中の各画素は、高濃度領域53を備えない画素に比べて、電荷蓄積領域における周縁部の量子井戸が深くなるので、蓄積可能な信号電荷の飽和電子数を増大させることができ、光電変換のダイナミックレンジを拡大することができる。   Therefore, each pixel in the pixel array 23 has a deeper quantum well at the peripheral portion in the charge storage region compared to a pixel without the high concentration region 53, so the number of saturated electrons of signal charge that can be stored is increased. And the dynamic range of photoelectric conversion can be expanded.

なお、高濃度領域53は、第1導電型の半導体領域51よりもN型の不純物濃度が高ければ、高濃度領域53を備えない画素よりも蓄積可能な飽和電子数を増大可能である。ただし、高濃度領域53は、ポテンシャル電位を第1導電型の半導体領域51のポテンシャル電位と同等にする場合、N型の不純物濃度が第1導電型の半導体領域51におけるN型の不純物濃度の1.2倍以上の濃度であることが好ましい。   In the high concentration region 53, if the N-type impurity concentration is higher than that of the semiconductor region 51 of the first conductivity type, the number of saturated electrons that can be accumulated can be increased compared to the pixel without the high concentration region 53. However, in the high concentration region 53, when the potential potential is made equal to the potential potential of the semiconductor region 51 of the first conductivity type, the N-type impurity concentration is 1 of the N-type impurity concentration in the semiconductor region 51 of the first conductivity type. It is preferable that the concentration be twice or more.

また、高濃度領域53は、図3に示すように、第1導電型の半導体領域51の側面のうち、転送ゲートTRGに面する側の側面を除く側面を囲んで画素分離領域40との間に設けられる。つまり、高濃度領域53は、第1導電型の半導体領域51の転送ゲートTRGに面する側には、設けられない。   In addition, as shown in FIG. 3, the high concentration region 53 surrounds the side surface of the semiconductor region 51 of the first conductivity type except the side surface facing the transfer gate TRG, and between the pixel isolation region 40 and the side surface. Provided in That is, the high concentration region 53 is not provided on the side of the semiconductor region 51 of the first conductivity type facing the transfer gate TRG.

これにより、画素アレイ23中の画素は、第1導電型の半導体領域51における転送ゲートTRG側の端縁に、不必要に深い量子井戸が形成されることがない。したがって、各画素は、第1導電型の半導体領域51および高濃度領域53からフローティングディフュージョンFDへ信号電荷を転送する場合に、信号電荷が電荷蓄積領域に残留して撮像画像に残像が生じることを防止することができる。   As a result, in the pixels in the pixel array 23, unnecessarily deep quantum wells are not formed at the edge on the transfer gate TRG side in the semiconductor region 51 of the first conductivity type. Therefore, when each pixel transfers the signal charge from the semiconductor region 51 and the high concentration region 53 of the first conductivity type to the floating diffusion FD, the signal charge remains in the charge storage region and an afterimage is generated in the captured image. It can be prevented.

次に、図6〜図8を参照して、実施形態に係る固体撮像装置14の製造方法について説明する。図6〜図8は、実施形態に係る固体撮像装置14の製造工程を示す断面視による説明図である。   Next, a method of manufacturing the solid-state imaging device 14 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 6-8 is explanatory drawing by the cross sectional view which shows the manufacturing process of the solid-state imaging device 14 which concerns on embodiment.

なお、実施形態に係る固体撮像装置14の製造工程のなかで、画素アレイ23の製造工程以外は、一般的な固体撮像装置の製造工程と同様である。このため、ここでは、画素アレイ23の製造工程について説明し、その他の工程については、その説明を省略する。また、以下の説明では、図3および図4に示す構成要素と同一の構成要素については、図2および図3に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。   The manufacturing process of the solid-state imaging device 14 according to the embodiment is the same as the manufacturing process of a general solid-state imaging device except the manufacturing process of the pixel array 23. Therefore, here, the manufacturing process of the pixel array 23 will be described, and the description of the other processes will be omitted. In the following description, the same components as those shown in FIG. 3 and FIG. 4 will be assigned the same reference numerals as those shown in FIG. 2 and FIG.

画素アレイ23を製造する場合には、まず、図6に(a)で示すように、シリコン基板等の半導体基板31上に、例えば、リン等のP型の不純物をドープしながら、シリコンのエピタキシャル層33を形成する。その後、エピタキシャル層33の底部に、例えば、ボロン等のP型の不純物をイオン注入し、アニール処理を行うことによって、オーバーフロードレイン層32を形成する。   In the case of manufacturing the pixel array 23, first, as shown in FIG. 6A, for example, while doping a P-type impurity such as phosphorus on a semiconductor substrate 31 such as a silicon substrate, an epitaxial of silicon is epitaxially grown. The layer 33 is formed. Thereafter, a P-type impurity such as boron is ion-implanted into the bottom of the epitaxial layer 33, and an annealing process is performed to form the overflow drain layer 32.

続いて、図6に(b)で示すように、エピタキシャル層33の表面にレジスト61を塗布し、フォトリソグラフィーによってレジスト61をパターニングし、深層画素分離拡散領域41の形成領域上におけるレジスト61を選択的に除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, a resist 61 is applied on the surface of the epitaxial layer 33, and the resist 61 is patterned by photolithography to select the resist 61 on the formation region of the deep pixel separation diffusion region 41. Remove it.

そして、パターニングしたレジスト61をマスクとして使用し、エピタキシャル層33へ、例えば、ボロン等のP型の不純物をイオン注入する。ここでは、エピタキシャル層33の表層部よりも深い位置からオーバーフロードレイン層32の上面までの領域に、P型の不純物を複数回イオン注入する。その後、アニール処理を行うことにより、深層画素分離拡散領域41を形成し、レジスト61を剥離する。   Then, using the patterned resist 61 as a mask, P-type impurities such as boron are ion-implanted into the epitaxial layer 33, for example. Here, P-type impurities are ion-implanted into the region from the position deeper than the surface layer portion of the epitaxial layer 33 to the upper surface of the overflow drain layer 32 a plurality of times. Thereafter, annealing is performed to form the deep pixel separation diffusion region 41, and the resist 61 is peeled off.

続いて、図6に(c)で示すように、エピタキシャル層33の表面にレジスト62を塗布し、フォトリソグラフィーによってレジスト62をパターニングし、表層画素分離拡散領域42の形成領域上におけるレジスト62を選択的に除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 6C, a resist 62 is applied to the surface of the epitaxial layer 33, the resist 62 is patterned by photolithography, and the resist 62 on the formation region of the surface layer pixel isolation diffusion region 42 is selected. Remove it.

そして、パターニングしたレジスト62をマスクとして使用し、エピタキシャル層33へ、例えば、ボロン等のP型の不純物をイオン注入する。ここでは、エピタキシャル層33の表層部分へP型の不純物をイオン注入する。その後、アニール処理を行うことにより、表層画素分離拡散領域42を形成し、レジスト62を剥離する。   Then, using the patterned resist 62 as a mask, P-type impurities such as boron are ion-implanted into the epitaxial layer 33, for example. Here, P-type impurities are ion-implanted into the surface layer portion of the epitaxial layer 33. Thereafter, by performing an annealing process, the surface layer pixel isolation diffusion region 42 is formed, and the resist 62 is peeled off.

続いて、エピタキシャル層33上、および表層画素分離拡散領域42上にレジスト63を塗布し、図7に(a)で示すように、フォトリソグラフィーによってレジスト63をパターニングし、表層画素分離拡散領域42の中央上のレジスト63を選択的に除去する。   Subsequently, a resist 63 is applied on the epitaxial layer 33 and the surface layer pixel isolation diffusion region 42, and the resist 63 is patterned by photolithography as shown in FIG. 7A to form the surface pixel isolation diffusion region 42. The resist 63 on the center is selectively removed.

そして、パターニングしたレジスト63をマスクとして使用し、表層画素分離拡散領域42の中央部をエッチングして、表層画素分離拡散領域42に平面視格子状のトレンチを形成する。その後、レジスト63を剥離し、図7に(b)で示すように、トレンチが形成された表層画素分離拡散領域42上、およびエピタキシャル層33上に、例えば、酸化シリコン等の絶縁部材43を積層する。   Then, using the patterned resist 63 as a mask, the central portion of the surface layer pixel isolation diffusion region 42 is etched to form a trench in the form of a lattice in the surface layer pixel isolation diffusion region 42. Thereafter, the resist 63 is peeled off, and as shown in FIG. 7B, an insulating member 43 such as silicon oxide is laminated on the surface layer pixel isolation diffusion region 42 in which the trench is formed and on the epitaxial layer 33. Do.

続いて、図7に(c)で示すように、例えば、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によって、絶縁部材43の表面を研削および研磨することにより、絶縁部材43の上面とエピタキシャル層33の上面とを面一にする。こうして、エピタキシャル層33を区画する平面視格子状の画素分離領域40を形成する。   Subsequently, as shown by (c) in FIG. 7, the upper surface of the insulating member 43 and the upper surface of the epitaxial layer 33 are formed by grinding and polishing the surface of the insulating member 43 by CMP (Chemical Mechanical Polishing), for example. Make it flush. Thus, a pixel separation region 40 in the form of a lattice in plan view, which partitions the epitaxial layer 33, is formed.

続いて、エピタキシャル層33上、および画素分離領域40上にレジスト64を塗布し、図8に(a)で示すように、フォトリソグラフィーによってレジスト64をパターニングし、画素分離領域40上を除く部分のレジスト64を選択的に除去する。   Subsequently, a resist 64 is applied on the epitaxial layer 33 and the pixel isolation region 40, and the resist 64 is patterned by photolithography as shown in (a) of FIG. Resist 64 is selectively removed.

そして、パターニングしたレジスト64をマスクとして使用し、エピタキシャル層33の内部へ、例えば、リン等のN型の不純物をイオン注入する。ここでは、エピタキシャル層33の表層よりも深い領域に、N型の不純物をイオン注入する。その後、アニール処理を行うことによって、第1導電型の半導体領域51を形成し、レジスト64を剥離する。   Then, using the patterned resist 64 as a mask, N-type impurities such as phosphorus are ion implanted into the epitaxial layer 33, for example. Here, N-type impurities are ion-implanted in a region deeper than the surface layer of the epitaxial layer 33. Thereafter, annealing is performed to form the semiconductor region 51 of the first conductivity type, and the resist 64 is peeled off.

エピタキシャル層33上、および画素分離領域40上にレジスト65を塗布し、図8に(b)で示すように、フォトリソグラフィーによってレジスト65をパターニングし、第1導電型の半導体領域51における周縁部上のレジスト65を選択的に除去する。   A resist 65 is applied on the epitaxial layer 33 and the pixel isolation region 40, and the resist 65 is patterned by photolithography as shown in FIG. 8B, and the periphery of the semiconductor region 51 of the first conductivity type is formed. Selectively remove the resist 65.

ここでは、第1導電型の半導体領域51における四方の周縁部上のレジスト65のうち、図3に示した転送ゲートTRGに面する側の周縁部上のレジスト65については、除去せずに残しておく。   Here, among the resists 65 on the four peripheral edges of the semiconductor region 51 of the first conductivity type, the resist 65 on the peripheral edge facing the transfer gate TRG shown in FIG. 3 is left without being removed. Keep it.

そして、パターニングしたレジスト65をマスクとして使用し、エピタキシャル層33の内部へ、例えば、リン等のN型の不純物をイオン注入してアニール処理を行う。ここでは、例えば、第1導電型の半導体領域51を形成する工程でイオン注入したN型の不純物のドーズ量を100とした場合、N型の不純物のドーズ量が20以上となるようにイオン注入を行う。   Then, using the patterned resist 65 as a mask, an annealing treatment is performed by implanting ions of an N-type impurity such as phosphorus into the epitaxial layer 33, for example. Here, for example, assuming that the dose amount of the N-type impurity ion-implanted in the step of forming the semiconductor region 51 of the first conductivity type is 100, the ion implantation is performed such that the dose amount of the N-type impurity is 20 or more. I do.

なお、かかるドーズ量は、一例であり、第1導電型の半導体領域51の周縁部へ、追加でN型の不純物をイオン注入すれば、ここでのN型の不純物のドーズ量は初回のイオン注入時の20%に限定されるものではない。   Note that this dose amount is an example, and if an additional N-type impurity is ion implanted into the peripheral portion of the first conductivity type semiconductor region 51, the dose amount of the N-type impurity here is the first ion. It is not limited to 20% at the time of injection.

これにより、第1導電型の半導体領域51の周縁部のうち、転送ゲートTRG(図3参照)に面する側の周縁部を除く周縁部に、第1導電型の半導体領域51よりもN型の不純物濃度が高い高濃度領域53が形成される。   Thus, in the peripheral portion of the semiconductor region 51 of the first conductivity type, the peripheral portion excluding the peripheral portion facing the transfer gate TRG (see FIG. 3) is N-type more than the semiconductor region 51 of the first conductivity type. The high concentration region 53 having a high impurity concentration is formed.

その後、図8に(c)で示すように、レジスト65を剥離し、エピタキシャル層33の表層へ、例えば、ボロン等のP型の不純物をイオン注入して、アニール処理を行うことにより、エピタキシャル層33の表層に、第2導電型の半導体領域52を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 8C, the resist 65 is peeled off, and a P-type impurity such as boron is ion-implanted into the surface layer of the epitaxial layer 33, for example, to perform an annealing process. The semiconductor region 52 of the second conductivity type is formed in the surface layer 33.

その後、図8に(c)で示す構造体上に、反射防止膜34、カラーフィルタCF、およびマイクロレンズML(図4参照)を順次積層することによって、図4に示す画素アレイ23が完成する。   Thereafter, the antireflective film 34, the color filter CF, and the microlens ML (see FIG. 4) are sequentially stacked on the structure shown in FIG. 8C, thereby completing the pixel array 23 shown in FIG. .

なお、これまで、一つの画素に対して、一つのフローティングディフュージョンFDが設けられる場合を例に挙げて説明したが、本実施形態に係る画素アレイは、複数の画素に対して、一つのフローティングディフュージョンが設けられる構成であってもよい。   In the above, the case where one floating diffusion FD is provided for one pixel has been described as an example, but in the pixel array according to the present embodiment, one floating diffusion is provided for a plurality of pixels. May be provided.

ここで、図9を参照して、複数の画素に対して、一つのフローティングディフュージョンが設けられた変形例に係る画素アレイについて説明する。図9は、実施形態の変形例に係る画素アレイ23Aの受光面側の面の一部を示す模式的な平面図である。   Here, with reference to FIG. 9, a pixel array according to a modification in which one floating diffusion is provided for a plurality of pixels will be described. FIG. 9 is a schematic plan view showing a part of the surface on the light receiving surface side of the pixel array 23A according to the modification of the embodiment.

なお、図9には、画素における電荷蓄積領域の構成の理解を容易にするため、電荷蓄積領域上に設けられる第2導電型の半導体領域52、反射防止膜34、カラーフィルタCF、およびマイクロレンズMLを除去した状態の画素アレイ23Aを示している。   In FIG. 9, in order to facilitate understanding of the configuration of the charge storage region in the pixel, the semiconductor region 52 of the second conductivity type provided on the charge storage region, the antireflective film 34, the color filter CF, and the microlens The pixel array 23A in the state where ML is removed is shown.

図9に示すように、画素アレイ23Aは、2つの画素に対して、一つのフローティングディフュージョンFDAが設けられる所謂2画素1セル構造である。同図に示すように、画素アレイ23Aは、表層画素分離拡散領域42Aおよび絶縁部材43Aによって囲まれた領域内に、平面視略矩形状をした2つの第1導電型の半導体領域51a,51bを備える。   As shown in FIG. 9, the pixel array 23A has a so-called two-pixel one-cell structure in which one floating diffusion FDA is provided for two pixels. As shown in the figure, the pixel array 23A includes two first conductivity type semiconductor regions 51a and 51b having a substantially rectangular shape in plan view in a region surrounded by the surface layer pixel isolation diffusion region 42A and the insulating member 43A. Prepare.

また、画素アレイ23Aは、各第1導電型の半導体領域51a,51bにおける直近の各角部上に、それぞれ転送ゲートTRGa,TRGbを備え、各転送ゲートTRGa,TRGbの間に、共用される一つのフローティングディフュージョンFDAを備える。   In addition, the pixel array 23A includes transfer gates TRGa and TRGb on the nearest corners of the semiconductor regions 51a and 51b of the first conductivity type, respectively, and one shared between the transfer gates TRGa and TRGb. With one floating diffusion FDA.

かかる2画素1セル構造の画素アレイ23Aの場合、各第1導電型の半導体領域51a,51bの周縁部のうち、各転送ゲートTRGa,TRGbに面する角部を除く周縁部に、それぞれ高濃度領域53a,53bを設ける。高濃度領域53a,53bは、図3に示す高濃度領域53と同様に、第1導電型の半導体領域51a,51bよりも第1導電型(ここでは、N型)の不純物濃度が高い領域である。   In the case of the pixel array 23A of such a two-pixel one-cell structure, among the peripheral portions of the semiconductor regions 51a and 51b of the first conductivity type, the high concentration is respectively provided Regions 53a and 53b are provided. The high concentration regions 53a and 53b are regions in which the impurity concentration of the first conductivity type (here, N type) is higher than that of the first conductivity type semiconductor regions 51a and 51b, similarly to the high concentration region 53 shown in FIG. is there.

このように、画素アレイ23Aは、各第1導電型の半導体領域51a,51bと、N型の表層画素分離拡散領域42Aとの間に、第1導電型の半導体領域51a,51bよりもN型の不純物濃度が高い高濃度領域53a,53bを備える。したがって、画素アレイ23Aは、2画素1セル構造である場合にも、各画素の飽和電子数を増大させることができる。   Thus, the pixel array 23A is more N-type than the first conductivity type semiconductor regions 51a and 51b between the first conductivity type semiconductor regions 51a and 51b and the N type surface layer pixel isolation diffusion region 42A. The high concentration regions 53a and 53b have high impurity concentrations. Therefore, even when the pixel array 23A has a two-pixel one-cell structure, the number of saturated electrons in each pixel can be increased.

上述したように、実施形態に係る固体撮像装置は、各画素における電荷蓄積領域の周縁部のうち、転送ゲートに面する周縁部を除く周縁部に、電荷蓄積領域に含まれる不純物の導電型と同一導電型の不純物を電荷蓄積領域の中央部よりも高濃度に含む高濃度領域を備える。   As described above, in the solid-state imaging device according to the embodiment, among the peripheral portions of the charge storage region in each pixel, in the peripheral portion excluding the peripheral portion facing the transfer gate, the conductivity type of the impurity included in the charge storage region A high concentration region including impurities of the same conductivity type at a higher concentration than the central portion of the charge storage region is provided.

これにより、固体撮像装置は、電荷蓄積領域内の第1導電型の不純物が、隣接する画素分離領域内の第2導電型の不純物によって多少電気的に中和されても、電荷蓄積領域の周縁部におけるポテンシャル電位の低下を抑制することができる。したがって、固体撮像装置は、各画素に蓄積可能な飽和電子数を増加させることができる。   Thus, in the solid-state imaging device, the periphery of the charge storage region is obtained even if the first conductivity type impurity in the charge storage region is somewhat electrically neutralized by the second conductivity type impurity in the adjacent pixel separation region. It is possible to suppress a drop in the potential potential of the part. Therefore, the solid-state imaging device can increase the number of saturated electrons that can be stored in each pixel.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1 デジタルカメラ、 11 カメラモジュール、 12 後段処理部、 13 撮像光学系、 14 固体撮像装置、 15 ISP、 16 記憶部、 17 表示部、 20 イメージセンサ、 21 信号処理回路、 22 周辺回路、 23,23A 画素アレイ、 24 垂直シフトレジスタ、 25 タイミング制御部、 26 CDS、 27 ADC、 28 ラインメモリ、 31 半導体基板、 32 オーバーフロードレイン層、 33 エピタキシャル層、 34 反射防止膜、 40 画素分離領域、 41 深層画素分離拡散領域、 42,42A 表層画素分離拡散領域、 43,43A 絶縁部材、 51,51a,51b 第1導電型の半導体領域、 52 第2導電型の半導体領域、 53,53a,53b 高濃度領域、 61〜65 レジスト、 CF カラーフィルタ、 FD,FDA フローティングディフュージョン、 ML マイクロレンズ、 TRG,TRGa,TRGb 転送ゲート。   Reference Signs List 1 digital camera 11 camera module 12 post-processing unit 13 imaging optical system 14 solid-state imaging device 15 ISP 16 storage unit 17 display unit 20 image sensor 21 signal processing circuit 22 peripheral circuit 23, 23A Pixel array, 24 vertical shift register, 25 timing control unit, 26 CDS, 27 ADC, 28 line memory, 31 semiconductor substrate, 32 overflow drain layer, 33 epitaxial layer, 34 antireflective film, 40 pixel separation area, 41 deep pixel separation Diffusion region, 42, 42A surface layer pixel separation diffusion region, 43, 43A insulation member, 51, 51a, 51b semiconductor region of first conductivity type, 52 semiconductor region of second conductivity type, 53, 53a, 53b high concentration region, 61 ~ 65 re Strike, CF color filter, FD, FDA floating diffusion, ML microlenses, TRG, TRGa, TRGb transfer gate.

一つの実施形態によれば、固体撮像装置が提供される。半導体層に電荷蓄積領域を有する画素と、転送ゲートと、前記画素を他の画素と分離する画素分離領域とを備える。前記画素分離領域は、前記半導体層の表層に設けられ、前記電荷蓄積領域に含まれる不純物と異なる導電型の不純物領域と絶縁部材によって構成された表層画素分離領域と、前記表層画素分離領域の下面から下方に延在し、前記表層画素分離領域の不純物と同一導電型の不純物領域によって形成された深層画素分離領域を有する。前記表層画素分離領域によって分離された前記半導体層の表層に、前記電荷蓄積領域の周縁部のうち、転送ゲートに面する周縁部を除く周縁部に設けられ、前記電荷蓄積領域に含まれる不純物の導電型と同一導電型の不純物を前記電荷蓄積領域の中央部よりも高濃度に含む高濃度領域を備える。 According to one embodiment, a solid state imaging device is provided. And a pixel having a charge storage region in the semiconductor layer, and a transfer gate, Ru and a pixel isolation region separating said pixels and other pixels. The pixel separation region is provided on the surface layer of the semiconductor layer, and a surface layer pixel separation region formed of an impurity region of a conductivity type different from the impurity contained in the charge storage region and an insulating member, and a lower surface of the surface layer pixel separation region. And a deep pixel separation region formed of an impurity region of the same conductivity type as the impurity of the surface layer pixel separation region. The surface layer of the semiconductor layer separated by the surface layer pixel separation region is provided on the periphery of the charge storage region except for the periphery facing the transfer gate, and the impurities included in the charge storage region A high concentration region including impurities of the same conductivity type as the conductivity type at a higher concentration than the central portion of the charge storage region is provided.

Claims (5)

半導体層に電荷蓄積領域を有する画素と、転送ゲートと、画素分離領域とを備え、
前記電荷蓄積領域の周縁部のうち、転送ゲートに面する周縁部を除く周縁部に設けられ、前記電荷蓄積領域に含まれる不純物の導電型と同一導電型の不純物を前記電荷蓄積領域の中央部よりも高濃度に含む高濃度領域
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
A pixel having a charge storage region in a semiconductor layer, a transfer gate, and a pixel separation region;
The peripheral portion of the charge storage region is provided at the peripheral portion excluding the peripheral portion facing the transfer gate, and the central portion of the charge storage region is an impurity of the same conductivity type as the conductivity type of the impurity contained in the charge storage region. What is claimed is: 1. A solid-state imaging device comprising: a high concentration area including a higher concentration than the high concentration area.
前記転送ゲートは、
前記半導体層における前記電荷蓄積領域に隣接する領域上に設けられ、
前記電荷蓄積領域は、
前記半導体層内に設けられる第1導電型の半導体領域と、
前記第1導電型の半導体領域の側面のうち、前記転送ゲートに面する側の側面を除く側面を囲んで前記画素分離領域との間に設けられる前記高濃度領域と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The transfer gate is
Provided on a region adjacent to the charge storage region in the semiconductor layer,
The charge storage region is
A semiconductor region of a first conductivity type provided in the semiconductor layer;
And a high concentration region provided between the pixel isolation region and a side surface excluding the side surface facing the transfer gate among the side surfaces of the semiconductor region of the first conductivity type. The solid-state imaging device according to claim 1.
前記画素分離領域は、
前記高濃度領域と接する領域に第2導電型の不純物を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The pixel separation area is
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the region in contact with the high concentration region contains an impurity of a second conductivity type.
前記高濃度領域は、
不純物濃度が前記電荷蓄積領域の中央部における不純物濃度の1.2倍以上である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
The high concentration region is
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein the impurity concentration is at least 1.2 times the impurity concentration in the central portion of the charge storage region.
半導体層に第1導電型の不純物をドープして第1導電型の半導体領域を形成することと、
前記第1導電型の半導体領域の周縁部のうち、転送ゲートが形成される側の周縁部を除く周縁部に、第1導電型の不純物をさらにドープして、前記第1導電型の半導体領域よりも第1導電型の不純物濃度が高い高濃度領域を形成することと、
前記半導体層の表層における前記第1導電型の半導体領域および前記高濃度領域の直上に第2導電型の不純物をドープして第2導電型の半導体領域を形成することと、
前記半導体層における前記第2導電型の半導体領域に隣接する領域上に転送ゲートを形成することと
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Doping the semiconductor layer with an impurity of the first conductivity type to form a semiconductor region of the first conductivity type;
Among the peripheral portions of the semiconductor region of the first conductivity type, the peripheral region excluding the peripheral portion on the side where the transfer gate is formed is further doped with an impurity of the first conductivity type to form the semiconductor region of the first conductivity type Forming a high concentration region in which the impurity concentration of the first conductivity type is higher than that of the first conductivity type;
Forming a second conductivity type semiconductor region by doping an impurity of a second conductivity type directly on the semiconductor region of the first conductivity type and the high concentration region in the surface layer of the semiconductor layer;
Forming a transfer gate on a region adjacent to the semiconductor region of the second conductivity type in the semiconductor layer.
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