(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電型基板と少なくとも一つのフィールド酸化層を有するフォトダイオード構造であって、
前記基板において、隣接する前記フィールド酸化層から所定の距離に形成されたドープされた第２の導電型領域と、
前記第２の導電型領域が露出するように少なくとも前記フィールド酸化層のバーズビーク領域を覆うマスク層と
を備えることを特徴とするフォトダイオード構造。
【請求項２】
前記基板はドープされたウェル領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項３】
前記第１の導電型と前記第２の導電型は互いに反対の極性を持つイオンによりドープされることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項４】
前記第２の導電型領域は砒素イオン（Ａｓ７５）をエネルギーレベル１００ＫｅＶでドーズ量レベル約４．０×１０１４／ｃｍ２で注入されることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項５】
前記マスク層は、ポリシリコン層を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項６】
前記第２の導電型領域は、前記マスク層を前記基板に形成した後、前記マスク層をマスクとして前記基板にイオン注入することによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項７】
前記フィールド酸化層は、前記基板をウェット酸化処理することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項８】
前記第１の導電型基板と前記第２の導電型領域とによって形成された少なくとも一つのフォトダイオードデバイス領域を含み、
前記バーズビーク領域を有する前記フィールド酸化層は前記デバイス領域を囲んでいることを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオード構造。
【請求項９】
前記基板はドープされたウェル領域を含むことを特徴とする請求項８に記載のフォトダイオード構造。
【請求項１０】
前記第１の導電型及び前記第２の導電型は互いに反対の極性を持つイオンによりドープされることを特徴とする請求項８に記載のフォトダイオード構造。
【請求項１１】
前記第２の導電型領域は砒素イオン（Ａｓ７５）をエネルギーレベル１００ＫｅＶでドーズ量レベル約４．０×１０１４／ｃｍ２で注入されることによって形成されることを特徴とする請求項８に記載のフォトダイオード構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の利用分野
本発明は、半導体デバイスの構造に関する。特に本発明は、フォトダイオード構造に関する。
【０００２】
従来の技術
フォトダイオードは、光を電気信号に変換するＰ−Ｎ接合を持つ感光性半導体デバイスである（光検出器としても知られている。）。Ｐ−Ｎ接合部に電界が存在するため、通常、光非存在下ではＮドープ層中の電子とＰドープ層中の正孔は接合部を越えて拡散することができない。しかし、Ｐ−Ｎ接合部に十分な光を照射すると、光のエネルギーにより電子−正孔対が形成される。これらの電子と正孔は接合部に向かって拡散できる。接合部に電界が存在するため、電子は接合部のＮ側に分離して集積し、正孔は接合部のＰ側に分離して集積する。そのため、Ｐ−Ｎ接合部に電流が流れ得る。望ましくは、接合部に光が照射されるまで、ダイオードは暗闇でオープンサーキット状態に保たれる。
【０００３】
一般的に、フォトダイオードデバイスは例えばＰＣカメラやデジタルカメラなどの種々の装置のイメージセンサーとして用いられる。従来のフォトダイオードの主な欠点の一つは、接合部で起こる比較的多量の漏れ電流である。接合部の漏れ電流は、多数のイメージセンサーを含む製品に多量の暗電流を生じ得る。さらに、多量の暗電流はイメージスクリーンに特異な明るいスポットを生じ得る。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来のフォトダイオードを形成する製造ステップの工程を示す断面図である。
【０００５】
図１Ａに示すように、最初に基板１００の上にパターン化された窒化シリコン層（Ｓｉ３Ｎ４）１０２を形成する。基板１００は、例えば、Ｐ型基板又はＮ型基板上のＰウェルである。窒化シリコン層１０２は、主にシリコン局所酸化法（ＬＯＣＯＳ分離法）の操作におけるマスクとして用いられる。次に、水蒸気で満たした雰囲気下でＬＯＣＯＳ分離法の操作を行い、基板１００にフィールド酸化（ＦＯＸ）層１０４を形成する。つまり、デバイス領域を囲む分離バリアが形成される。水蒸気及び酸素は窒化シリコン層を容易に突き抜けないため、窒化シリコン層１０２で覆われた領域には二酸化シリコン層が形成されない。フィールド酸化は窒化シリコン層１０２で覆われていない領域にのみ形成される。しかし、水蒸気及び酸素は水平型拡散により窒化シリコン層１０２のコーナー領域にたどり着く。そのため、コーナー領域にバーズビーク１０６が形成される。つまり、窒化シリコン層１０２のコーナー領域近隣のシリコン層の一部は水平方向に対し異なる度合で酸化される。
【０００６】
次に図１Ｂに示すように、ウェットエッチング法により窒化シリコン層１０２を除去する。その後、  多量にドープされたＰ＋基板１００の反対の極性のイオンを注入するイオン注入を行う。つまり、基板１００の露出した領域はＮ型イオンを用いて多量に注入され、多量にドープされたＮ＋領域１１０を形成する。その後、多量にドープされたＮ＋領域１１０をアニール処理し、注入したＮ型イオンを基板の内部深くに浸透させる。その結果、多量にドープされたＮ＋領域１１０と基板１００間の接合部にフォトダイオードデバイスが形成される。
【０００７】
しかし、従来のフォトダイオードデバイスにおいては、デバイスの両側のフィールド酸化層上にバーズビーク領域が存在する。これらの領域の応力は高く、他の領域に比べて欠陥結晶が生じやすいため、大量の接合部の漏れ電流が生じる。そのため、多数のこれらのフォトダイオードを用いるイメージ装置は漏れ電流を拾い、イメージスクリーンに特異な明るいスポットを形成する多量の暗電流を生じる。
【０００８】
以上を考慮して、より良いフォトダイオード構造を提供する必要がある。
【０００９】
発明の概要
従って、本発明は、接合部の漏れ電流を従来のフォトダイオードデバイスの約１０分の１に低下するフォトダイオード構造と、当該フォトダイオード構造の製造方法を提供する。そのため、暗電流が大きすぎて異常に明るいスポットが生じるという従来のフォトダイオードセンサーの欠陥を除去できる。
【００１０】
これらの及び他の効果を得るために、及び本発明の目的によると、本願の実施の形態及び記載されたように、本発明は、第１の導電型基板及び少なくとも一つのアイソレーション領域を有するフォトダイオード構造を提供する。フォトダイオード構造は、基板の隣接するアイソレーション領域から所定の距離に形成されたドープされた第２の導電型領域と、ドープされた第２の導電型領域が露出するように少なくともアイソレーション領域の端近くの辺縁のストリップを覆うマスク層とを備える。
【００１１】
以上の一般的な説明及び以下の詳細な説明は具体例であって、特許請求の範囲に記載した発明をさらに説明することを目的としている。
【００１２】
発明の詳細な説明
以下に、本発明の好適な実施の形態を説明し、添付する図面に好適な実施の形態の例を示す。同じ又は同様の構成要素には可能な限り同じ番号を用いる。
【００１３】
図２Ａから図２Ｃは、本発明の一実施形態に係るフォトダイオードの製造方法の工程を示す断面図である。
【００１４】
図２Ａに示すように、最初に基板２００上にパターン化された窒化シリコン層２０２を形成する。基板２００は例えばＰ型基板又はＮ型基板上のＰウェルであり得る。窒化シリコン層２０２は主にＬＯＣＯＳ分離法のマスクとして用いられる。次に、水蒸気で満たされた雰囲気下でＬＯＣＯＳ分離法が行われ、基板２００にフィールド酸化（ＦＯＸ）層２０４を形成する。言い換えると、ウェット酸化処理を行いデバイス領域を分離する。
【００１５】
水蒸気及び酸素は窒化シリコン層に容易に浸透できないため、窒化シリコン層２０２で覆われた領域には二酸化シリコン層は形成されない。つまり、フィールド酸化層２０４は窒化シリコン層２０２で覆われていない領域にのみ形成される。しかし、水蒸気及び酸素は、水平型拡散により、窒化シリコン層２０２の下のコーナー領域にも到達し得る。そのため、バーズビーク２０６がコーナー領域に形成される。言い換えると、窒化シリコン層２０２のコーナー領域近隣のシリコン部分は水平方向に対して異なる度合で酸化される。
【００１６】
次に、図２Ｂに示すように、ウェットエッチング法により窒化シリコン層２０２を除去する。そして、基板２００上に、フィールド酸化層のバーズビーク領域（デバイス領域とアイソレーション領域との転移領域）を覆うパターン化されたダミー層２０８を形成する。パターン化されたダミー層２０８はマスクとして機能し、ポリシリコン層又はその後のＮ型イオンの注入の際に境界層として働き得るどのような素材であってもよい。Ｎ型イオンがバーズビーク領域に侵入するのを防ぐことにより、その領域からの大量の漏れ電流を避けることができる。
【００１７】
図２Ｃに示すように、次に多量のドープされたＰ＋基板２００の反対の極性のイオン注入を行う。つまり、基板２００の露出された領域はＮ型イオンを用いて多量に注入され、多量のドープされたＮ＋領域２１０を形成する。例えば、イオン注入は砒素イオン（Ａｓ７５）を用いて約１００ＫｅＶのエネルギーレベルで４．０×１０１４／ｃｍ２のドーズ量レベルで行われる。その後、多量のドープされたＮ＋領域２１０をアニール処理し、Ｎ型イオンを基板の内部に深く注入する。その結果、多量にドープされたＮ＋領域２１０と基板２００との間の接合部にフォトダイオードデバイスが形成される。
【００１８】
Ｎ型イオンの注入が行われる前に強いストレス領域（バーズビーク領域２０６）上にポリシリコン層２０８のバリアが形成されるため、バーズビーク領域はイオン注入の影響を受けない。バーズビーク領域中にはほとんどＮ型イオンが注入されないため、漏れ電流を極力減少できる。さらに、ポリシリコン層２０８のバリアは多量のドープされたＮ＋領域２１０が形成された後の操作においても保持できる。
【００１９】
概要として、本発明は、以下の効果を有する。
【００２０】
１．Ｎ型イオンの注入を行う前に、バーズビーク領域上にポリシリコン層のバリアを形成することにより、Ｎ型イオンが強いストレス領域であるバーズビーク領域に入り込めなくなる。そのため、本発明に係る方法により製造されるフォトダイオードは漏れ電流を減少することができる。
【００２１】
２．フォトダイオードは標準的な半導体装置及び方法を用いて製造され、そのため本発明は従来の半導体生産ラインに容易に組み込むことができる。
【００２２】
本発明が、その範囲又は精神から逸脱することなく、種々の修正及び変更を加えることができるのは、いわゆる当業者には明らかである。以上を考慮して、本発明は以下の特許請求の範囲及びその均等範囲に属する変形や変更を含むことを意味する。
【図面の簡単な説明】
添付した図面は発明をより理解するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施形態を示し、明細書の記載と共に本発明の本質を説明する役割をする。
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、従来のフォトダイオードの製造方法の工程を示す断面図である。
【図２】図２Ａから図２Ｃは、本発明の一実施形態に係るフォトダイオードの製造方法の工程を示す断面図である。
【図１】
0003583702.tif 000002
【図２】
0003583702.tif 000003