(57)【要約】【課題】一画素の面積に対する受光部の表面積の割合が大きいＣＣＤ固体撮像素子を提供する。【解決手段】第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層と、第１導電型平面状半導体層に形成された孔と、孔の底部に形成された第１導電型の高濃度不純物領域と、孔の側壁の一部に形成され、第１導電型の高濃度不純物領域と接続された第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域と、孔の底部に形成した第１導電型の高濃度不純物領域の下部と、孔の底部の側壁の他の一部に形成された受光により電荷量が変化する第２導電型光電変換領域と、孔の側壁にゲート絶縁膜を介して形成された転送電極と、第１導電型平面状半導体層表面と、孔の上部の側壁の他の一部に形成された第２導電型ＣＣＤチャネル領域と、第２導電型光電変換領域と第２導電型ＣＣＤチャネル領域に挟まれた領域に形成された読み出しチャネルを含む固体撮像素子を提供する。【選択図】図３
2010103540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２導電型平面状半導体層と、
前記第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に形成された第１導電型の高濃度不純物領域と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に形成され、前記第１導電型の高濃度不純物領域と接続された第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に形成した前記第１導電型の高濃度不純物領域の下部と、前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の底部の側壁の他の一部に形成された受光により電荷量が変化する第２導電型光電変換領域と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁にゲート絶縁膜を介して形成された転送電極と、
前記第１導電型平面状半導体層表面と、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の上部の側壁の他の一部に形成された第２導電型ＣＣＤチャネル領域と、
前記第２導電型光電変換領域と前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に挟まれた領域に形成された読み出しチャネルを有することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子が行列状に複数配列された固体撮像装置。
【請求項３】
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域は、少なくとも隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔列の間の各々において、列方向に延びる第２導電型不純物領域で構成され、
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域が相互に接触しないように、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁にゲート絶縁膜を介して形成された転送電極を含む複数の転送電極は、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔行の間の各々において行方向に延び、前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に沿って前記固体撮像素子で発生した信号電荷を転送するように所定間隔離間して配列されたことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の固体撮像素子が第１の間隔で第１の方向に複数配列された第１の固体撮像素子列と、請求項１に記載の固体撮像素子が前記第１の間隔で前記第１の方向に複数配列され、且つ前記第１の固体撮像素子列に対して前記第１の方向に所定量ずらして配置された第２の固体撮像素子列とが、第２の間隔をおいて配列された素子列の組が、前記第１の方向に所定量ずらして前記第２の間隔をおいて複数組配列された固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域は、少なくとも隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔列の間の各々において、該隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔列の各前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の間を通過して列方向に延びる第２導電型不純物領域で構成され、
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域が相互に接触しないように、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記転送電極は、隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔行の間の各々において、該隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔行の各前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の間を通過して行方向に延び、前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に沿って前記固体撮像素子で発生した信号電荷を転送するように所定間隔離間して配列されたことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
固体撮像素子の製造方法であって、
第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層に、孔を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に形成した前記第１導電型の高濃度不純物領域の下部と、前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の底部の側壁の他の一部に、受光により電荷量が変化する第２導電型光電変換領域を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁にゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層表面と、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の上部の側壁の他の一部に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程と、
前記第２導電型光電変換領域と前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に挟まれた領域に読み出しチャネルを形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層に、マスクを形成し、シリコンをエッチングし、孔を形成する工程を含む請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する際のマスク材を、第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁に形成する工程と、
第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する工程と
を含む請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する工程の後に、第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程を含む請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する工程の後に、第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁に形成したマスク材の一部をエッチングにより除去し、
その後、イオン注入により、
第１導電型平面状半導体層に形成した孔の底部に第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成する工程を含む請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
第２導電型ＣＣＤチャネル領域をイオン注入により形成する際のマスク材を、第１導電型平面状半導体層に形成された孔に形成する工程と、
第２導電型ＣＣＤチャネル領域をイオン注入により形成する工程と
を含む請求項９から請求項１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に形成された第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域に接続するよう
第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域をイオン注入により形成する際のマスク材を形成する工程と、
第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域をイオン注入により形成する工程と
を含む請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
ゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極材を堆積し、平坦化を行い、エッチングを行うことにより、転送電極を形成する工程を含む請求項９から請求項１４のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特にＣＣＤ固体撮像素子、ＣＣＤ固体撮像装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等に用いられる従来の固体撮像素子では、光検出素子がマトリックス状に配列され、光検出素子列の間に、この光検出素子列で発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子（垂直ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を有している。
【０００３】
次に、上記従来の固体撮像素子の構造を示す（例えば、特許文献１参照）。図１は、従来の固体撮像素子の単位画素を示す断面図である。フォトダイオード（ＰＤ）は、ｎ型基板１１上に形成されたｐ型ウェル領域１２内に形成され、電荷蓄積層として機能するn型光電変換領域１３、及びn型光電変換領域１３上に形成されたp+型領域１４から構成されている。
【０００４】
また、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１６は、ｐ型ウェル領域１２内にn型不純物添加領域として形成されている。ｎ型ＣＣＤチャネル領域１６と、このｎ型ＣＣＤチャネル領域１６に信号電荷を読み出す側のフォトダイオードとの間には、p型不純物添加領域で形成された読み出しチャネルが設けられている。そして、フォトダイオードで発生した信号電荷は、n型光電変換領域１３に一時的に蓄積された後、読み出しチャネルを介して読み出される。
【０００５】
一方、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１６と他のフォトダイオードとの間には、ｐ+型素子分離領域１５が設けられている。このｐ+型素子分離領域１５により、フォトダイオードとｎ型ＣＣＤチャネル領域１６とが電気的に分離されると共に、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１６同士も相互に接触しないように分離される。
【０００６】
半導体基板の表面には、Ｓｉ酸化膜１７を介して、フォトダイオード間を通過するように水平方向に延びた転送電極１８が形成されている。なお、転送電極１８のうち、読み出し信号が印加される電極の下方にある読み出しチャネルを介して、フォトダイオードで発生した信号電荷がｎ型ＣＣＤチャネル領域１６に読み出される。
【０００７】
転送電極１８が形成された半導体基板の表面は、金属遮蔽膜２０が形成されている。金属遮蔽膜２０は、各フォトダイオード毎に、受光部であるp+型領域１４に受光される光を透過させる光透過部として金属遮蔽膜開口部２４を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１０１０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の固体撮像素子においては、フォトダイオード（ＰＤ）、読み出しチャネル、ｎ型ＣＣＤチャネル領域、ｐ+型素子分離領域が、平面に形成されており、一画素の面積に対する受光部（フォトダイオード）の表面積の割合を大きくすることには限界があった。そこで、本発明は、読み出しチャネルの面積を低減し、一画素の面積に対する受光部（フォトダイオード）の表面積の割合が大きいＣＣＤ固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１態様では、
第２導電型平面状半導体層と、
前記第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に形成された第１導電型の高濃度不純物領域と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に形成され、前記第１導電型の高濃度不純物領域と接続された第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に形成した前記第１導電型の高濃度不純物領域の下部と、前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の底部の側壁の他の一部に形成された受光により電荷量が変化する第２導電型光電変換領域と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁にゲート絶縁膜を介して形成された転送電極と、
前記第１導電型平面状半導体層表面と、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の上部の側壁の他の一部に形成された第２導電型ＣＣＤチャネル領域と、
前記第２導電型光電変換領域と前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に挟まれた領域に形成された読み出しチャネルを有することを特徴とする固体撮像素子を提供するものである。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様では、前記記載の固体撮像素子が行列状に複数配列された固体撮像装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様では、前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域は、少なくとも隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔列の間の各々において、列方向に延びる第２導電型不純物領域で構成され、
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域が相互に接触しないように、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域が設けられていることを特徴とする前記記載の固体撮像装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様では、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁にゲート絶縁膜を介して形成された転送電極を含む複数の転送電極は、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔行の間の各々において行方向に延び、前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に沿って前記固体撮像素子で発生した信号電荷を転送するように所定間隔離間して配列されたことを特徴とする前記記載の固体撮像装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様では、前記記載の固体撮像素子が第１の間隔で第１の方向に複数配列された第１の固体撮像素子列と、前記記載の固体撮像素子が前記第１の間隔で前記第１の方向に複数配列され、且つ前記第１の固体撮像素子列に対して前記第１の方向に所定量ずらして配置された第２の固体撮像素子列とが、第２の間隔をおいて配列された素子列の組が、前記第１の方向に所定量ずらして前記第２の間隔をおいて複数組配列された固体撮像装置が提供される。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様では、前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域は、少なくとも隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔列の間の各々において、該隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔列の各前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の間を通過して列方向に延びる第２導電型不純物領域で構成され、
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域が相互に接触しないように、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域が設けられていることを特徴とする前記記載の固体撮像装置が提供される。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様では、前記転送電極は、隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔行の間の各々において、該隣り合う前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔行の各前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の間を通過して行方向に延び、前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に沿って前記固体撮像素子で発生した信号電荷を転送するように所定間隔離間して配列されたことを特徴とする前記記載の固体撮像装置が提供される。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様では、固体撮像素子の製造方法であって、
第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層に、孔を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に形成した前記第１導電型の高濃度不純物領域の下部と、前記第１導電型平面状半導体層に形成した孔の底部の側壁の他の一部に、受光により電荷量が変化する第２導電型光電変換領域を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁にゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する工程と、
前記第１導電型平面状半導体層表面と、前記第１導電型平面状半導体層に形成された孔の上部の側壁の他の一部に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程と、
前記第２導電型光電変換領域と前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域に挟まれた領域に読み出しチャネルを形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様では、第２導電型平面状半導体層上に形成された第１導電型平面状半導体層に、マスクを形成し、シリコンをエッチングし、孔を形成する工程を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様では、第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する際のマスク材を、第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁に形成する工程と、
第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する工程と
を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の好ましい態様では、第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する工程の後に、第１導電型平面状半導体層に形成された孔の底部に第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様では、第２導電型光電変換領域をイオン注入により形成する工程の後に、第１導電型平面状半導体層に形成された孔の側壁に形成したマスク材の一部をエッチングにより除去し、
その後、イオン注入により、
第１導電型平面状半導体層に形成した孔の底部に第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、
第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成する工程を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様では、第２導電型ＣＣＤチャネル領域をイオン注入により形成する際のマスク材を、第１導電型平面状半導体層に形成された孔に形成する工程と、
第２導電型ＣＣＤチャネル領域をイオン注入により形成する工程と
を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様では、第１導電型平面状半導体層に形成した孔の側壁の一部に形成された第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域に接続するよう
第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域をイオン注入により形成する際のマスク材を形成する工程と、
第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域をイオン注入により形成する工程と
を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【００２４】
また、本発明の好ましい態様では、ゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極材を堆積し、平坦化を行い、エッチングを行うことにより、転送電極を形成する工程を含む前記記載の固体撮像素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
従来のＣＣＤ固体撮像素子では、フォトダイオード（ＰＤ）、読み出しチャネル、ｎ型ＣＣＤチャネル領域、ｐ+型素子分離領域が、平面に形成されており、一画素の面積に対する受光部（フォトダイオード）の表面積の割合を大きくすることに限界があったが、本発明によれば、読み出しチャネルを非水平に配置することにより、読み出しチャネルの占有面積を大幅に低減し、一画素の面積に対する受光部（フォトダイオード）の表面積の割合が大きいＣＣＤ固体撮像素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の固体撮像素子の単位画素を示す断面図。
【図２】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の平面図。
【図３】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の鳥瞰図。
【図４】図２のＸ1−Ｘ1’断面図。
【図５】図２のＹ1−Ｙ1’断面図。
【図６（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図６（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図７（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図７（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図８（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図８（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図９（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図９（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１０（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１０（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１１（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１１（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１２（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１２（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１３（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１３（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１４（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１４（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１５（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１５（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１６（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１６（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１７（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１７（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１８（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１８（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図１９（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図１９（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図２０（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図２０（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図２１（ａ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＸ1−Ｘ1'断面工程図。
【図２１（ｂ）】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造例を示すＹ1−Ｙ1'断面工程図。
【図２２】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子をハニカム状に配置した固体撮像素子の平面図。
【図２３】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子をハニカム状に配置した固体撮像素子の鳥瞰図。
【図２４】図２２のＸ2−Ｘ2’断面図。
【図２５】図２２のＹ2−Ｙ2’断面図。
【図２６】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子を行列状に配置した固体撮像素子の平面図。
【図２７】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子を行列状に配置した固体撮像素子の鳥瞰図。
【図２８】図２６のＸ3−Ｘ3’断面図。
【図２９】図２６のＹ3−Ｙ3’断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子を一行二列に配置した固体撮像装置の平面図及び鳥瞰図をそれぞれ、図２及び図３に示す。また、図４は図２のＸ1−Ｘ1’断面図、図５は図２のＹ1−Ｙ1’断面図である。
【００２９】
ｎ型基板１１５上に、ｐ型ウェル領域１１４が形成され、
ｐ型ウェル１１４にシリコン孔２０３が形成され、
シリコン孔２０３の底部にｐ＋型領域１０４が形成され、
シリコン孔２０３の側壁の一部に、ｐ＋型領域１０４と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域１０１が形成され、
ｐ＋型領域１０４の下部と、シリコン孔２０３の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域１１０が形成され、
シリコン孔２０３の側壁にゲート絶縁膜１１７を介して転送電極１０６、１０７が形成され、
ｐ型ウェル１１４表面とシリコン孔２０３の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル１０３が形成され、
ｎ型光電変換領域１１０とｎ型ＣＣＤチャネル１０３に挟まれた領域に読み出しチャネル１１２が形成される。
また、
ｎ型基板１１５上に、ｐ型ウェル領域１１４が形成され、
ｐ型ウェル１１４にシリコン孔２０４が形成され、
シリコン孔２０４の底部にｐ＋型領域１０５が形成され、
シリコン孔２０４の側壁の一部に、ｐ＋型領域１０５と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域１０２が形成され、
ｐ＋型領域１０５の下部と、シリコン孔２０４の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域１１１が形成され、
シリコン孔２０４の側壁にゲート絶縁膜１１７を介して転送電極１０６、１０７が形成され、
ｐ型ウェル１１４表面とシリコン孔２０４の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル領域１０９が形成され、
ｎ型光電変換領域１１１とｎ型ＣＣＤチャネル領域１０９に挟まれた領域に読み出しチャネル１１３が形成される。
【００３０】
ｎ型ＣＣＤチャネル領域１０８、１０３の間には、チャネル領域が相互に接触しないように、ｐ＋型素子分離領域１０１が形成される。
また、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１０３、１０９の間には、チャネル領域が相互に接触しないように、ｐ＋型素子分離領域１０２が形成される。
【００３１】
また、転送電極１０６、１０７上、シリコン孔２０３、２０４側壁には、絶縁膜１１９を介して金属遮蔽膜１１６が形成される。
【００３２】
転送電極１０６又は１０７に読み出し信号が印加されると、電荷蓄積層としてのｎ型光電変換領域１１０に蓄積された信号電荷が読み出しチャネル１１２を介してｎ型ＣＣＤチャネル領域１０３に読み出される。また、読み出された信号電荷は、転送電極１０６、１０７によって垂直（Ｙ1−Ｙ1’）方向に転送される。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態である、第１の実施形態のＣＣＤ固体撮像素子が行列状に複数配置された固体撮像装置の一部分の平面図及び鳥瞰図をそれぞれ、図２６及び図２７に示す。また、図２８は、図２６のＸ3−Ｘ3’断面図であり、図２９は、図２６のＹ3−Ｙ3’断面図である。
【００３４】
図２６及び図２７において、半導体基板上に、ｐ＋型領域５０１、５０２を有する固体撮像素子が所定間隔(垂直画素ピッチＶＰ)で垂直（Ｙ3−Ｙ3’）方向（列方向）に配列されている（第１の固体撮像素子列）。第１の固体撮像素子列の固体撮像素子の各々と垂直方向の位置を同じくして隣接して、ｐ＋型領域５０３、５０４を有する固体撮像素子が第１の固体撮像素子列と同じ所定間隔(垂直画素ピッチＶＰ)で垂直方向に配列されている（第２の固体撮像素子列）。第１の固体撮像素子列及び第２の固体撮像素子列は、垂直画素ピッチと同じ間隔（水平画素ピッチＨＰ）で配置される。このように、ｐ＋型領域５０１、５０２、５０３、５０４を有する固体撮像素子は、いわゆる行列状に配列されている。
【００３５】
隣接して配列された第１の固体撮像素子列のシリコン孔５３０、５３２と第２の固体撮像素子列のシリコン孔５３１、５３３との間には、ｐ＋型領域５０１、５０２を有するフォトダイオードで発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するｎ型ＣＣＤチャネル領域５０８が設けられている。同様に、他のフォトダイオードで発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するため、ｎ型ＣＣＤチャネル領域５０７、５０９が設けられている。
ｎ型ＣＣＤチャネル領域は、行列状に配列されたシリコン孔の間を垂直方向に延びている。そして、ｎ型ＣＣＤチャネル領域同士が相互に分離して接触しないように、p＋型素子分離領域５０５、５０６が設けられている。
また、ｐ＋型領域５０１、５０２に電圧を印加するため、ｐ＋型素子分離領域５０５はシリコン孔５３０、５３２の側壁の一部にも形成され、ｐ＋型領域５０１、５０２に接続される。
また、ｐ＋型領域５０３、５０４に電圧を印加するため、ｐ＋型素子分離領域５０６はシリコン孔５３１、５３３の側壁の一部にも形成され、ｐ＋型領域５０３、５０４に接続される。
本実施形態においては、p＋型素子分離領域５０５、５０６は、第１及び第２の固体撮像素子列の軸、並びにシリコン孔の外縁に沿って設けられているが、
p＋型素子分離領域は、隣接するｎ型ＣＣＤチャネル領域が相互に接触しないように設けられ且つシリコン孔の側壁の一部に形成され、シリコン孔底部のｐ＋型領域に接続されていればよく、例えば、p＋型素子分離領域５０５、５０６を図２５の配置からＸ3方向にずらして配置することもできる。
【００３６】
ｐ＋型領域５０１、５０３を有する固体撮像素子を水平（Ｘ2−Ｘ2’）方向（行方向）に配列した第１の固体撮像素子行のシリコン孔５３０、５３１と、ｐ＋型領域５０２、５０４を有する固体撮像素子を水平方向に配列した第２の固体撮像素子行のシリコン孔５３２、５３３との間には、フォトダイオードからｎ型ＣＣＤチャネル領域５０７、５０８、５０９に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する転送電極５１２、５１３、５１４が設けられている。
また、フォトダイオードからｎ型ＣＣＤチャネル領域５０７、５０８、５０９に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する転送電極５１０、５１１、５１５、５１６が設けられている。転送電極５１４に読み出し信号が印加されると、フォトダイオード５０２、５０４に蓄積された信号電荷が読み出しチャネルを介してｎ型ＣＣＤチャネル領域５０８、５０９に読み出される。転送電極は、行列状に配列されたシリコン孔の間を水平方向に延びている。
【００３７】
ｐ＋領域５０１を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板５２６上に、ｐ型ウェル領域５２５が形成され、
ｐ型ウェル５２５にシリコン孔５３０が形成され、
シリコン孔５３０の底部にｐ＋型領域５０１が形成され、
シリコン孔５３０の側壁の一部に、ｐ＋型領域５０１と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域５０５が形成され、
ｐ＋型領域５０１の下部と、シリコン孔５３０の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域５１７が形成され、
シリコン孔５３０の側壁にゲート絶縁膜５２７を介して転送電極５１１、５１２が形成され、
ｐ型ウェル５２５表面とシリコン孔５３０の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル５０８が形成され、
ｎ型光電変換領域５１７とｎ型ＣＣＤチャネル５０８に挟まれた領域に読み出しチャネル５２１が形成される。
また、ｐ＋領域５０２を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板５２６上に、ｐ型ウェル領域５２５が形成され、
ｐ型ウェル５２５にシリコン孔５３２が形成され、
シリコン孔５３２の底部にｐ＋型領域５０２が形成され、
シリコン孔５３２の側壁の一部に、ｐ＋型領域５０２と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域５０５が形成され、
ｐ＋型領域５０２の下部と、シリコン孔５３２の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域５１８が形成され、
シリコン孔５３２の側壁にゲート絶縁膜５２７を介して転送電極５１４、５１５が形成され、
ｐ型ウェル５２５表面とシリコン孔５３２の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル５０８が形成され、
ｎ型光電変換領域５１８とｎ型ＣＣＤチャネル５０８に挟まれた領域に読み出しチャネル５２２が形成される。
また、ｐ＋領域５０３を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板５２６上に、ｐ型ウェル領域５２５が形成され、
ｐ型ウェル５２５にシリコン孔５３１が形成され、
シリコン孔５３１の底部にｐ＋型領域５０３が形成され、
シリコン孔５３１の側壁の一部に、ｐ＋型領域５０３と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域５０６が形成され、
ｐ＋型領域５０３の下部と、シリコン孔５３１の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域５１９が形成され、
シリコン孔５３１の側壁にゲート絶縁膜５２７を介して転送電極５１１、５１２が形成され、
ｐ型ウェル５２５表面とシリコン孔５３１の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル５０９が形成され、
ｎ型光電変換領域５１９とｎ型ＣＣＤチャネル５０９に挟まれた領域に読み出しチャネル５２３が形成される。
また、ｐ＋領域５０４を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板５２６上に、ｐ型ウェル領域５２５が形成され、
ｐ型ウェル５２５にシリコン孔５３３が形成され、
シリコン孔５３３の底部にｐ＋型領域５０４が形成され、
シリコン孔５３３の側壁の一部に、ｐ＋型領域５０４と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域５０６が形成され、
ｐ＋型領域５０４の下部と、シリコン孔５３３の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域５２０が形成され、
シリコン孔５３３の側壁にゲート絶縁膜５２７を介して転送電極５１４、５１５が形成され、
ｐ型ウェル５２５表面とシリコン孔５３３の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル５０９が形成され、
ｎ型光電変換領域５２０とｎ型ＣＣＤチャネル５０９に挟まれた領域に読み出しチャネル５２４が形成される。
【００３８】
また、転送電極５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６上、シリコン孔５０１、５０２、５０３、５０４側壁には、絶縁膜５２８を介して金属遮蔽膜５２９が形成される。
【００３９】
上述のように、隣り合う固体撮像素子行のシリコン孔の間には、隣り合う固体撮像素子行のシリコン孔の間を通過するように行方向に延びた転送電極５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６が設けられ、それらは所定間隔離間して配置されている。シリコン孔に隣接する転送電極５１１、５１２、５１４、５１５、ゲート絶縁膜を介してシリコン孔の側面に形成されている。転送電極５１０、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６は、ｎ型ＣＣＤチャネル領域と共に、フォトダイオードで発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）を構成している。ＶＣＣＤは３相駆動（φ１〜φ３）とされ、各フォトダイオードに対して異なる位相で駆動される３つの転送電極によりフォトダイオードで発生した信号電荷を垂直方向に転送する。本実施形態では、ＶＣＣＤは３相駆動であるが、ＶＣＣＤを適切な任意の数の相で駆動する構成とすることができることも、当業者に明らかであろう。
【００４０】
（第３の実施形態）
第２の実施形態において、ＣＣＤ固体撮像素子が行列状に配列された固体撮像装置を示したが、図２２、図２３、図２４、図２５に示すように、ＣＣＤ固体撮像素子をハニカム状に配置してもよい。そこで、本発明の第３の実施形態として、第１の実施形態のＣＣＤ固体撮像素子がハニカム状に配置された固体撮像装置について説明する。ＣＣＤ固体撮像素子がハニカム状に配置された固体撮像装置の一部分の平面図及び鳥瞰図をそれぞれ図２２及び図２３に示す。また、図２４は、図２２のＸ2−Ｘ2’断面図であり、図２５は、図２２のＹ2−Ｙ2’断面図である。
【００４１】
図２２及び図２３において、半導体基板上に、ｐ＋型領域３０１、３０２を有する固体撮像素子が所定間隔(垂直画素ピッチＶＰ)で垂直（Ｙ2−Ｙ2’）方向（列方向）に配列される（第１の固体撮像素子列）。
第１の固体撮像素子列と垂直画素ピッチと同じ間隔（水平画素ピッチＨＰ）の１／２を置いて、ｐ＋型領域３０３、３０４を有する固体撮像素子が第１の固体撮像素子列と同じ所定間隔で垂直方向に配列され、且つ第１の固体撮像素子列に対して垂直方向に垂直画素ピッチＶＰに対して１／２ずらして配置される（第２の固体撮像素子列）。
さらに、第２の固体撮像素子列と垂直画素ピッチと同じ間隔（水平画素ピッチＨＰ）の１／２を置いて、ｐ＋型領域３０５、３０６を有する固体撮像素子が第１の固体撮像素子列と同じ所定間隔で垂直方向に配列され、且つ第２の固体撮像素子列に対して垂直方向に垂直画素ピッチＶＰに対して１／２ずらして配置される（第３の固体撮像素子列）。
すなわち、ｐ＋領域３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６を有する固体撮像素子は、いわゆるハニカム状に配列されている。
【００４２】
隣接して配列された第１の固体撮像素子列のシリコン孔３３９、３３１と第２の固体撮像素子列のシリコン孔３３４、３３３との間には、ｐ＋領域３０１、３０２を有するフォトダイオードで発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するｎ型ＣＣＤチャネル領域３３１が設けられている。
同様に、第２の固体撮像素子列のシリコン孔３３４、３３３と第３の固体撮像素子列のシリコン孔３０５、３０６との間には、ｐ＋領域３０３、３０４を有するフォトダイオードで発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するｎ型ＣＣＤチャネル領域３１２が設けられている。
また、ｐ＋領域３０５、３０６を有するフォトダイオードで発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するｎ型ＣＣＤチャネル領域３１３が設けられている。
また、フォトダイオードで発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するｎ型ＣＣＤチャネル領域３１０が設けられている。
これらのｎ型ＣＣＤチャネル領域は、ハニカム状に配列したシリコン孔の間を蛇行しながら垂直方向に延びている。また、ｎ型ＣＣＤチャネル領域同士が相互に分離して接触しないように、p＋型素子分離領域３０７、３０８、３０９が設けられている。
また、ｐ＋型領域３０１、３０２に電圧を印加するため、ｐ＋型素子分離領域３０７はシリコン孔３３９、３３１の側壁の一部にも形成され、ｐ＋型領域３０１、３０２に接続される。
また、ｐ＋型領域３０３、３０４に電圧を印加するため、ｐ＋型素子分離領域３０８はシリコン孔３３４、３３３の側壁の一部にも形成され、ｐ＋型領域３０３、３０４に接続される。
また、ｐ＋型領域３０５、３０６に電圧を印加するため、ｐ＋型素子分離領域３０９はシリコン孔３４３、３３２の側壁の一部にも形成され、ｐ＋型領域３０５、３０６に接続される。
本実施形態においては、p＋型素子分離領域３０７、３０８、３０９は、第１、第２及び第３の固体撮像素子列の軸、並びにシリコン孔の外縁に沿って設けられているが、p＋型素子分離領域は、隣接するｎ型ＣＣＤチャネル領域が相互に接触しないように設けられ且つシリコン孔の側壁の一部に形成され、シリコン孔底部のｐ＋型領域に接続されていればよく、例えば、p＋型素子分離領域３０７、３０８、３０９を図２１の配置からＸ2方向にずらして配置することもできる。
【００４３】
ｐ＋領域３０１、３０５を有する固体撮像素子を水平（Ｘ2−Ｘ2’）方向（行方向）に配列した第１の固体撮像素子行のシリコン孔３３９、３４３と
ｐ＋領域３０３を有する固体撮像素子を水平方向に配列した第２の固体撮像素子行のシリコン孔３３４との間には、転送電極３１４、３１５が設けられている。
同様に、ｐ＋領域３０３を有する固体撮像素子を水平方向に配列した第２の固体撮像素子行のシリコン孔３３４と
ｐ＋領域３０２、３０６を有する固体撮像素子を水平方向に配列した第３の固体撮像素子行のシリコン孔３３１、３３２との間、
及びｐ＋領域３０２、３０６を有する固体撮像素子を水平方向に配列した第３の固体撮像素子行のシリコン孔３３１、３３２と
ｐ＋領域３０４を有する固体撮像素子を水平方向に配列した第４の固体撮像素子行のシリコン孔３３３との間にはそれぞれ、
転送電極３１６、３１７、及び転送電極３１８、３１９が設けられている。これらの転送電極は、ハニカム状に配列したシリコン孔の間を蛇行しながら水平方向に延びている。
【００４４】
ｐ＋領域３０１を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板３２１上に、ｐ型ウェル領域３２０が形成され、
ｐ型ウェル３２０にシリコン孔３３９が形成され、
シリコン孔３３９の底部にｐ＋型領域３０１が形成され、
シリコン孔３３９の側壁の一部に、ｐ＋型領域３０１と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域３０７が形成され、
ｐ＋型領域３０１の下部と、シリコン孔３３９の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域３２２が形成され、
シリコン孔３３９の側壁にゲート絶縁膜３２８を介して転送電極３１４が形成され、
ｐ型ウェル３２０表面とシリコン孔３３９の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル３１１が形成され、
ｎ型光電変換領域３２２とｎ型ＣＣＤチャネル３１１に挟まれた領域に読み出しチャネル３４０が形成される。
ｐ＋領域３０２を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板３２１上に、ｐ型ウェル領域３２０が形成され、
ｐ型ウェル３２０にシリコン孔３３１が形成され、
シリコン孔３３１の底部にｐ＋型領域３０２が形成され、
シリコン孔３３１の側壁の一部に、ｐ＋型領域３０２と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域３０７が形成され、
ｐ＋型領域３０２の下部と、シリコン孔３３１の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域３２３が形成され、
シリコン孔３３１の側壁にゲート絶縁膜３２８を介して転送電極３１７、３１８が形成され、
ｐ型ウェル３２０表面とシリコン孔３３１の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル３１１が形成され、
ｎ型光電変換領域３２３とｎ型ＣＣＤチャネル３１１に挟まれた領域に読み出しチャネル３３５が形成される。
ｐ＋領域３０３を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板３２１上に、ｐ型ウェル領域３２０が形成され、
ｐ型ウェル３２０にシリコン孔３３４が形成され、
シリコン孔３３４の底部にｐ＋型領域３０３が形成され、
シリコン孔３３４の側壁の一部に、ｐ＋型領域３０３と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域３０８が形成され、
ｐ＋型領域３０３の下部と、シリコン孔３３４の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域３２４が形成され、
シリコン孔３３４の側壁にゲート絶縁膜３２８を介して転送電極３１５、３１６が形成され、
ｐ型ウェル３２０表面とシリコン孔３３４の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル３１２が形成され、
ｎ型光電変換領域３２４とｎ型ＣＣＤチャネル３１２に挟まれた領域に読み出しチャネル３３８が形成される。
ｐ＋領域３０４を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板３２１上に、ｐ型ウェル領域３２０が形成され、
ｐ型ウェル３２０にシリコン孔３３３が形成され、
シリコン孔３３３の底部にｐ＋型領域３０４が形成され、
シリコン孔３３３の側壁の一部に、ｐ＋型領域３０４と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域３０８が形成され、
ｐ＋型領域３０４の下部と、シリコン孔３３３の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域３２５が形成され、
シリコン孔３３３の側壁にゲート絶縁膜３２８を介して転送電極３１９が形成され、
ｐ型ウェル３２０表面とシリコン孔３３３の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル３１２が形成され、
ｎ型光電変換領域３２５とｎ型ＣＣＤチャネル３１２に挟まれた領域に読み出しチャネル３３７が形成される。
ｐ＋領域３０５を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板３２１上に、ｐ型ウェル領域３２０が形成され、
ｐ型ウェル３２０にシリコン孔３４３が形成され、
シリコン孔３４３の底部にｐ＋型領域３０５が形成され、
シリコン孔３４３の側壁の一部に、ｐ＋型領域３０５と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域３０９が形成され、
ｐ＋型領域３０５の下部と、シリコン孔３４３の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域３２６が形成され、
シリコン孔３４３の側壁にゲート絶縁膜３２８を介して転送電極３１４が形成され、
ｐ型ウェル３２０表面とシリコン孔３４３の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル３１３が形成され、
ｎ型光電変換領域３２６とｎ型ＣＣＤチャネル３１３に挟まれた領域に読み出しチャネル３４１が形成される。
ｐ＋領域３０６を有する固体撮像素子は、
ｎ型基板３２１上に、ｐ型ウェル領域３２０が形成され、
ｐ型ウェル３２０にシリコン孔３３２が形成され、
シリコン孔３３２の底部にｐ＋型領域３０６が形成され、
シリコン孔３３２の側壁の一部に、ｐ＋型領域３０６と接続するよう形成されたｐ＋型素子分離領域３０９が形成され、
ｐ＋型領域３０６の下部と、シリコン孔３３２の底部の側壁の他の一部にｎ型光電変換領域３２７が形成され、
シリコン孔３３２の側壁にゲート絶縁膜３２８を介して転送電極３１７、３１８が形成され、
ｐ型ウェル３２０表面とシリコン孔３３２の上部の側壁の他の一部にｎ型ＣＣＤチャネル３１３が形成され、
ｎ型光電変換領域３２７とｎ型ＣＣＤチャネル３１３に挟まれた領域に読み出しチャネル３３６が形成される。
【００４５】
また、転送電極３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９上、シリコン孔３３９、３３１、３３４、３３３、３４３、３３２側壁には、絶縁膜３２９を介して金属遮蔽膜３３０が形成される。
【００４６】
上述のように、隣り合う固体撮像素子行のシリコン孔の間には、隣り合う固体撮像素子行のシリコン孔の間を通過するように行方向に延びた転送電極３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９が設けられている。転送電極３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９は、ゲート絶縁膜３２８を介してシリコン孔の側面に形成され、所定間隔離間して配置されている。転送電極３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９は、ｎ型ＣＣＤチャネル領域と共に、フォトダイオードで発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送装置（ＶＣＣＤ）を構成している。ＶＣＣＤは４相駆動（φ１〜φ４）とされ、各フォトダイオードに対して異なる位相で駆動される４つの転送電極によりフォトダイオードで発生した信号電荷を垂直方向に転送する。本実施形態では、ＶＣＣＤは４相駆動であるが、ＶＣＣＤを適切な任意の数の相で駆動する構成とすることができることも、当業者に明らかであろう。
【００４７】
なお、図示は省略するが、上記金属遮蔽膜上には、通常のＣＣＤイメージセンサと同様に、保護膜や平坦化膜を介して、カラーフィルタ、マイクロレンズ等が形成されている。
【００４８】
次に、本発明の実施形態に係る固体撮像素子、固体撮像装置を形成するための製造工程の一例を図６〜図２１を参照して説明する。
【００４９】
図６〜図２１は、その（ａ）、（ｂ）がそれぞれ図２のＸ1−Ｘ1’、Ｙ1−Ｙ1’断面に対応する。
【００５０】
ｎ型基板１１５上にp型ウェル領域１１４を形成し、その上部に酸化膜２０１を形成する（図６（ａ）、（ｂ））。
【００５１】
酸化膜をエッチングし、酸化膜マスク２０２を形成する（図７（ａ）、（ｂ））。
【００５２】
シリコンをエッチングし、シリコン孔２０３、２０４を形成する（図８（ａ）、（ｂ））。
【００５３】
イオン注入時のイオンチャネリング防止のため、酸化を行い、酸化膜２０５、２０６を形成し、イオン注入時のマスクとするため、ポリシリコンを堆積し、エッチングし、サイドウォール２０７、２０８状に形成する（図９（ａ）、（ｂ））。
【００５４】
リン、もしくは砒素をインプラントし、アニールし、n型光電変換領域１１０、１１１を形成する（図１０（ａ）、（ｂ））。
【００５５】
シリコン側壁のｐ＋素子分離領域を形成するために、レジスト２０９、２１０を形成し、ポリシリコンをエッチングする（図１１（ａ）、（ｂ））。
【００５６】
レジストを剥離し、ボロンをインプラントし、ｐ＋領域１０４、１０５を形成する（図１２（ａ）、（ｂ））。
【００５７】
ポリシリコン、酸化膜を剥離する（図１３（ａ）、（ｂ））。
【００５８】
イオン注入時のマスクとするため、酸化膜を堆積し、平坦化しエッチバックし、酸化膜２１１、２１２を形成する（図１４（ａ）、（ｂ））。
【００５９】
イオン注入時のイオンチャネリング防止のため、酸化膜２１３を堆積する（図１５（ａ）、（ｂ））。
【００６０】
リンや砒素をインプラし、n型ＣＣＤチャネル領域１０３、１０８、１０９を形成する（図１６（ａ）、（ｂ））。
【００６１】
ｐ＋型素子分離領域を形成するためのレジスト２１４、２１５、２１６を形成し、ボロンをインプラントし、ｐ＋型素子分離領域１０１、１０２を形成する（図１７（ａ）、（ｂ））。
【００６２】
レジストを剥離し、酸化膜を剥離する（図１８（ａ）、（ｂ））。
【００６３】
ゲート絶縁膜１１７を形成し、ポリシリコン２１７を堆積し、平坦化する（図１９（ａ）、（ｂ））。
【００６４】
ポリシリコンをエッチングし、転送電極１０６、１０７を形成する（図２０（ａ）、（ｂ））。
【００６５】
絶縁膜１１９を堆積し、金属遮蔽膜１１６を堆積し、エッチングする（図２１（ａ）、（ｂ））。
【００６６】
また、以上の実施形態において、転送電極は、半導体プロセスあるいは固体デバイスで一般に使用される電極材料を用いて構成することができる。例えば、低抵抗ポリシリコン、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、及び銅シリサイド（ＣｕＳｉ）を挙げることができる。また、転送電極は、これらの電極材料を、絶縁膜を介在させることなく複数積層して形成されていてもよい。
【００６７】
また、金属遮蔽膜は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属膜や、これらの金属の２種以上からなる合金膜、あるいは、前記の金属膜と前記の合金膜とを含む群から選択された２種以上を組み合わせた多層金属膜等によって形成されることができる。
【００６８】
以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。
【符号の説明】
【００６９】
１１．ｎ型基板
１２．ｐ型ウェル領域
１３．ｎ型光電変換領域
１４．ｐ型領域
１５．ｐ＋型素子分離領域
１６．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１７．Ｓｉ酸化膜
１８．転送電極
２０．金属遮蔽膜
２４．金属遮蔽膜開口部
１０１． ｐ＋素子分離領域
１０２． ｐ＋素子分離領域
１０３． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１０４． ｐ＋型領域
１０５． ｐ＋型領域
１０６． 転送電極
１０７． 転送電極
１０８． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１０９． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１１０． ｎ型光電変換領域
１１１． ｎ型光電変換領域
１１２． 読み出しチャネル
１１３． 読み出しチャネル
１１４． ｐ型ウェル領域
１１５． ｎ型基板
１１６． 金属遮蔽膜
１１７． ゲート絶縁膜
１１９． 絶縁膜
２０１． 酸化膜
２０２． 酸化膜マスク
２０３． シリコン孔
２０４． シリコン孔
２０５． 酸化膜
２０６． 酸化膜
２０７． ポリシリコンサイドウォール
２０８． ポリシリコンサイドウォール
２０９． レジスト
２１０． レジスト
２１１． 酸化膜
２１２． 酸化膜
２１３． 酸化膜
２１４． レジスト
２１５． レジスト
２１６． レジスト
２１７． ポリシリコン
３０１． ｐ＋型領域
３０２． ｐ＋型領域
３０３． ｐ＋型領域
３０４． ｐ＋型領域
３０５． ｐ＋型領域
３０６． ｐ＋型領域
３０７． ｐ＋素子分離領域
３０８． ｐ＋素子分離領域
３０９． ｐ＋素子分離領域
３１０． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
３１１． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
３１２． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
３１３． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
３１４． 転送電極
３１５． 転送電極
３１６． 転送電極
３１７． 転送電極
３１８． 転送電極
３１９． 転送電極
３２０． ｐ型ウェル領域
３２１． ｎ型基板
３２２． ｎ型光電変換領域
３２３． ｎ型光電変換領域
３２４． ｎ型光電変換領域
３２５． ｎ型光電変換領域
３２６． ｎ型光電変換領域
３２７． ｎ型光電変換領域
３２８． ゲート絶縁膜
３２９． 絶縁膜
３３０． 金属遮蔽膜
３３１． シリコン孔
３３２． シリコン孔
３３３． シリコン孔
３３４． シリコン孔
３３５． 読み出しチャネル
３３６． 読み出しチャネル
３３７． 読み出しチャネル
３３８． 読み出しチャネル
３３９． シリコン孔
３４０． 読み出しチャネル
３４１． 読み出しチャネル
３４３． シリコン孔
５０１． ｐ＋型領域
５０２． ｐ＋型領域
５０３． ｐ＋型領域
５０４． ｐ＋型領域
５０５． ｐ＋素子分離領域
５０６． ｐ＋素子分離領域
５０７． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
５０８． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
５０９． ｎ型ＣＣＤチャネル領域
５１０． 転送電極
５１１． 転送電極
５１２． 転送電極
５１３． 転送電極
５１４． 転送電極
５１５． 転送電極
５１６． 転送電極
５１７． ｎ型光電変換領域
５１８． ｎ型光電変換領域
５１９． ｎ型光電変換領域
５２０． ｎ型光電変換領域
５２１． 読み出しチャネル
５２２． 読み出しチャネル
５２３． 読み出しチャネル
５２４． 読み出しチャネル
５２５． ｐ型ウェル領域
５２６． ｎ型基板
５２７． ゲート絶縁膜
５２８． 絶縁膜
５２９． 金属遮蔽膜
５３０． シリコン孔
５３１． シリコン孔
５３２． シリコン孔
５３３． シリコン孔
【図１】
2010103540.tif 000003
【図２】
2010103540.tif 000004
【図３】
2010103540.tif 000005
【図４】
2010103540.tif 000006
【図５】
2010103540.tif 000007
【図６（ａ）】
2010103540.tif 000008
【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
2010103540.tif 000011
【図８（ａ）】
2010103540.tif 000012
【図８（ｂ）】
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【図９（ａ）】
2010103540.tif 000014
【図９（ｂ）】
2010103540.tif 000015
【図１０（ａ）】
2010103540.tif 000016
【図１０（ｂ）】
2010103540.tif 000017
【図１１（ａ）】
2010103540.tif 000018
【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
2010103540.tif 000020
【図１２（ｂ）】
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【図１３（ａ）】
2010103540.tif 000022
【図１３（ｂ）】
2010103540.tif 000023
【図１４（ａ）】
2010103540.tif 000024
【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
2010103540.tif 000026
【図１５（ｂ）】
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【図１６（ａ）】
2010103540.tif 000028
【図１６（ｂ）】
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【図１７（ａ）】
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【図１７（ｂ）】
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【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１９（ａ）】
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【図１９（ｂ）】
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【図２０（ａ）】
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【図２０（ｂ）】
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【図２１（ａ）】
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【図２１（ｂ）】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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