(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、電荷電圧変換部と、前記光電変換素子で発生した電荷を前記電荷電圧変換部に転送するためのチャネルを形成するゲートとを含む複数の画素が半導体基板に形成された固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板に対するイオンの進入方向を前記半導体基板の表面の法線に対して傾斜角を有する方向として、前記半導体基板の前記光電変換素子を形成すべき領域であるターゲット領域にイオンを注入するＮ回（Ｎは２以上の自然数）のイオン注入工程を含み、
前記Ｎ回のイオン注入工程においてイオンが注入されるターゲット領域が互いに異なり、
前記Ｎ回のイオン注入工程のそれぞれのために、前記法線および前記進入方向によって定まる面と前記半導体基板の表面との交線に沿った方向においてＮ画素に対して１画素の割合で周期的に開口部を有するマスクが前記半導体基板の上に形成される、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記複数の画素の全ての前記ターゲット領域に対して同時にイオンを注入する同時イオン注入工程を更に含む、
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。
【請求項３】
前記Ｎ回のイオン注入工程のうち少なくとも２回のイオン注入工程において、前記傾斜角が互いに異なる角度で前記半導体基板に対するイオン注入がなされる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
光電変換素子と、電荷電圧変換部と、前記光電変換素子で発生した電荷を前記電荷電圧変換部に転送するためのチャネルを形成するゲートとを含む複数の画素が半導体基板に形成された固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板に対するイオンの進入方向を前記半導体基板の表面の法線に対して傾斜角を有する方向として、前記半導体基板の前記光電変換素子を形成すべき領域であるターゲット領域にイオンを注入する少なくとも２回のイオン注入工程を含み、
前記少なくとも２回のイオン注入工程のうち、第１のイオン注入工程と、第２のイオン注入工程とでは、イオンが注入されるターゲット領域が互いに異なり、
前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程のそれぞれのために、前記法線および前記進入方向によって定まる面と前記半導体基板の表面との交線に沿った方向において複数の画素に対して１画素の割合で周期的に開口部を有するマスクが前記半導体基板の上に形成される、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のイオン注入工程における前記ターゲット領域および前記第２のイオン注入工程における前記ターゲット領域に対して同時にイオンを注入する同時イオン注入工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１のイオン注入工程のおよび前記第２のイオン注入工程において、前記傾斜角が互いに異なる角度で前記半導体基板に対するイオン注入がなされる、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記ターゲット領域は、前記ゲートの下の領域を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記開口部の面積は、前記ターゲット領域の面積よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記交線に沿った方向における前記複数の画素の配列ピッチをＰ、前記傾斜角をθ、前記マスクの厚さをＨ、前記交線に沿った方向における前記マスクの最小加工寸法をＬｍｉｎ、前記チャネルのチャネル長方向における前記光電変換素子の幅をＬｐｄとして、
Ｈ・ｔａｎθ＋Ｌｐｄ＋Ｌｍｉｎ＜Ｎ・Ｐ
を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記同時イオン注入工程は、前記Ｎ回のイオン注入工程の前に実施され、
前記Ｎ回のイオン注入工程において使用されるマスクが前記同時イオン注入工程において使用されるマスクの全部又は一部を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記同時イオン注入工程におけるイオンの進入方向の前記法線に対する角度は、前記Ｎ回のイオン注入工程におけるイオンの進入方向の傾斜角とは異なる、
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記同時イオン注入工程におけるイオンの進入方向の前記法線に対する角度は０°または７°であり、前記Ｎ回のイオン注入工程におけるイオンの進入方向の傾斜角は５°以上６０°以下の範囲である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記同時イオン注入工程におけるイオンの平均進入深さは、０．１５μｍ以上３．００μｍ以下であり、前記Ｎ回のイオン注入工程におけるイオンの平均進入深さは、０μｍ以上０．１５μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項２及び１０乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記同時イオン注入工程は、前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程の前に実施され、
前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程において使用されるマスクが前記同時イオン注入工程において使用されるマスクの全部又は一部を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記同時イオン注入工程におけるイオンの進入方向の前記法線に対する角度は、前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程のいずれにおけるイオンの進入方向の傾斜角とも異なる、
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記同時イオン注入工程におけるイオンの進入方向の前記法線に対する角度は０°または７°であり、前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程におけるイオンの進入方向の傾斜角は５°以上６０°以下の範囲である、
ことを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記同時イオン注入工程におけるイオンの平均進入深さは、０．１５μｍ以上３．００μｍ以下であり、前記第１のイオン注入工程および前記第２のイオン注入工程におけるイオンの平均進入深さは、０μｍ以上０．１５μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項５及び１０乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子で光電変換により発生した電荷を転送スイッチによってフローティングディフュージョンなどの電荷電圧変換部に転送する構成を有する固体撮像装置が知られている。特許文献１には、フォトダイオードを構成する不純物領域を形成するためにイオンを基板の表面の法線に対して傾斜した角度で基板に注入することが開示されている。この方法によれば、転送スイッチのゲート（伝送ゲート）の下にもイオンが注入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１１８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の表面の法線に対して傾斜した角度で基板にイオンを注入する場合、イオンの注入領域を規定するマスクの影になる領域が生じる。フォトダイオードの電荷蓄積領域を形成すべき領域、即ちイオンを注入すべき領域の一部に対するイオンの注入が妨げられると、蓄積可能な電荷の量、即ち飽和電荷量が小さくなるので、固体撮像装置のダイナミックレンジが低下する。
【０００５】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、飽和電荷量の向上に有利な固体撮像装置の製造方法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】
【０００６】
本発明の１つの側面は、光電変換素子と、電荷電圧変換部と、前記光電変換素子で発生した電荷を前記電荷電圧変換部に転送するためのチャネルを形成するゲートとを含む複数の画素が半導体基板に形成された固体撮像装置の製造方法に係り、前記製造方法は、前記半導体基板に対するイオンの進入方向を前記半導体基板の表面の法線に対して傾斜角を有する方向として、前記半導体基板の前記光電変換素子を形成すべき領域であるターゲット領域にイオンを注入するＮ回（Ｎは２以上の自然数）のイオン注入工程を含み、前記Ｎ回のイオン注入工程においてイオンが注入されるターゲット領域が互いに異なり、前記Ｎ回のイオン注入工程のそれぞれのために、前記法線および前記進入方向によって定まる面と前記半導体基板の表面との交線に沿った方向においてＮ画素に対して１画素の割合で周期的に開口部を有するマスクが前記半導体基板の上に形成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、飽和電荷量の向上に有利な固体撮像装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１および第２実施形態における１つの画素の構成を例示的に説明するレイアウト図である。
【図２Ａ】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｂ】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｃ】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｄ】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図２Ｅ】第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】図２ＣのＡ−Ａ'における断面図である。
【図４】比較例を説明する断面図である。
【図５Ａ】第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５Ｂ】第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５Ｃ】第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図５Ｄ】第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態の固体撮像装置は、複数の画素が二次元状に配置された画素アレイと、該画素アレイにおける行を選択する行選択回路、該画素アレイにおける列を選択する列選択回路、該画素アレイから信号を列信号線を介して読み出す読み出し回路とを含みうる。画素アレイ、行選択回路、列選択回路および読み出し回路は、半導体基板に形成される。典型的には、読み出し回路は、該画素アレイにおける該行選択回路によって選択された行の画素の信号を読み出し、該列選択回路は、該読み出し回路によって読み出された１行分の画素の信号の中から外部に出力すべき信号を選択する。
【００１０】
図１は、本発明の第１および第２実施形態における１つの画素の構成を例示的に説明するレイアウト図である。各画素は、光電変換素子、電荷電圧変換部、転送スイッチ、アンプ、リセットスイッチを含みうる。光電変換素子は、フォトダイオード１０２を含む。電荷電圧変換部は、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）１００を含む。転送スイッチは、フォトダイオード１０２に蓄積された電荷をＦＤ１００に転送するＭＯＳトランジスタであり、ゲート１０３を含む。ゲート１０３は、コンタクトプラグ１０３ｃを含む転送制御線を介して行選択回路に接続されている。転送制御線が行選択回路によってアクティブレベルに駆動されると、ゲート１０３は、その下に、フォトダイオード１０２に蓄積された電荷をＦＤ１００に転送するチャネルを形成する。リセットスイッチは、ＦＤ１００をリセットするＭＯＳトランジスタであり、ゲート１０５を含む。ゲート１０５は、コンタクトプラグ１０５ｃを含むリセット制御線を介して行選択回路に接続されている。また、リセットスイッチを構成するＭＯＳトランジスタの一方の拡散領域は、コンタクトプラグ１０４ｃを含むリセット線に接続されている。アンプは、ＦＤ１００の電位に応じた信号を列信号線に出力するＭＯＳトランジスタであり、ゲート１０７を含む。ゲート１０７は、ゲート１０７に接続されたコンタクトプラグ１０７ｃおよびＦＤ１００に接続されたコンタクトプラグ１０６ｃを含む信号線を介してＦＤ１００に接続されている。フォトダイオード１０２、ＦＤ１００、リセットスイッチの拡散領域、アンプの拡散領域は、アクティブ領域１０１に配置されている。アクティブ領域１０１以外の領域は、素子分離領域である。
【００１１】
図２Ａ〜２Ｅおよび図３を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。なお、図２Ａ〜２Ｅでは、画素アレイのうちの８つの画素の領域のみが示されている。図３は、図２ＣのＡ−Ａ'における断面図である。図２Ａに示す工程では、半導体基板に素子分離領域を形成することによって、それ以外の部分をアクティブ領域１０１とする。次いで、転送スイッチのゲート１０３、リセットスイッチのゲート１０５およびアンプのゲート１０７を形成する。図２Ａ〜２Ｅに示す例では、アクティブ領域１０１およびゲート１０３、１０５、１０７は、並進対称に配置されている。ゲート１０３、１０５、１０７は、半導体基板の上にゲート材料層（例えば、ポリシリコン層）を形成し、その上に第１レジストパターン１０３'を形成し、これをマスクとしてゲート材料層をエッチングすることにより形成されうる。
【００１２】
図２Ｂに示す工程（同時イオン注入工程）では、第２レジストパターン１０８を形成し、第２レジストパターン１０８をマスクとして、半導体基板にイオンを注入することによってフォトダイオード１０２を形成する。ここで、図２Ｂに示す工程では、画素アレイを構成する複数の画素の全てのフォトダイオードを形成すべきターゲット領域に対して同時にイオンが注入される。なお、図２Ｂ〜２Ｅでは、複数の画素のフォトダイオード１０２を相互に区別する目的で、フォトダイオード１０２は、１０２−１〜１０２−８として示されている。図２Ｂに示す工程において、イオン注入における半導体基板へのイオンの進入方向は、半導体基板の表面の法線に平行な方向でありうる。或いは、図２Ｂに示す工程において、半導体基板へのイオンの進入方向は、チャネリングの影響が抑制されるように該法線に対して傾斜（例えば、面方位＜１００＞の基板では、典型的には傾斜角が７°に設定されうる。）した方向であってもよい。後述の図２Ｃおよび図２Ｄに示す２つのイオン注入工程の他に図２Ｂに示すイオン注入工程を実施することにより、ゲート１０３の下の領域とそれ以外の領域とにおける不純物プロファイルを個々に調整することができる。図２Ｂに示す工程では、イオンの平均進入深さは、例えば０．１５μｍ以上３．００μｍ以下にされうる。ここで、進入深さは、半導体基板の半導体領域と該半導体領域の表面側に積層された絶縁膜との界面を基準とした深さである。なお、図２Ｂに示す工程は、省略されてもよい。
【００１３】
ここで、第１レジストパターン１０３'を除去した後に第２レジストパターン１０８を形成してもよいが、第１レジストパターン１０３'を除去することなく第２レジストパターン１０８を形成してもよい。後者の場合には、フォトダイオード１０２のうちゲート１０３の下に形成される部分の厚さ（深さ）は、ゲート１０３の厚さの他、第１レジストパターン１０３'の厚さによって定まる。
【００１４】
次に、図２Ｃおよび図３に示す工程では、第２レジストパターン１０８を除去した後、第３レジストパターン１０９を形成する。そして、第１レジストパターン１０３'および第３レジストパターン１０９をマスクとして、半導体基板に対するイオンの進入方向を該半導体基板の表面の法線ＮＬに対して傾斜角θを有する方向として、該半導体基板にイオンを注入する。傾斜角θは、例えば５°以上６０°以内の範囲内の角度とされ、好適には１５°以上６０°以内の範囲内の角度とされうる。ここで、ゲート１０３の下にイオンが注入されるように傾斜角θが定められてもよい。法線ＮＬに対して傾斜した角度でイオン注入を実施する場合には、第３レジストパターン１０９の影、即ち、イオンが注入されない領域が発生する。図２Ｃに示す例では、フォトダイオード１０２−１〜１０２−８のうちフォトダイオード１０２−１、１０２−３、１０２−５、１０２−７を形成すべきターゲット領域にはイオンが注入される。一方、フォトダイオード１０２−２、１０２−４、１０２−６、１０２−８を形成すべきターゲット領域にはイオンが注入されない。イオンの進入方向を傾斜させることによって、ゲート１０３の下にフォトダイオードの一部が潜り込む構造、即ち、ゲート１０３とフォトダイオードとが部分的にオーバーラップしたオーバーラップ構造が形成される。この構造は、フォトダイオード１０２からＦＤ１００への電荷の転送の効率化に有利である。図２Ｃおよび図３に示す工程では、イオンの平均進入深さは、０μｍ以上０．１５μｍ以下の範囲内にされうる。進入深さは、半導体基板の半導体領域と、半導体領域の表面側に積層された絶縁膜との界面を基準とした深さである。なお、第３レジストパターン１０９を形成する前に、上記のように第１レジストパターン１０３'の全部又は一部を残してもよいが、第２レジストパターン１０８および第１レジストパターン１０３'の双方を除去してもよい。
【００１５】
次に、図２Ｄに示す工程では、第３レジストパターン１０９を除去した後に、第４レジストパターン１１０を形成する。そして、第１レジストパターン１０３'および第４レジストパターン１１０をマスクとして、半導体基板に対するイオンの進入方向を半導体基板の表面の法線ＮＬに対して傾斜角θを有する方向として、該半導体基板にイオンを注入する。傾斜角θは、典型的には、図２Ｃに示す工程と同じにされる。図２Ｄに示す例では、フォトダイオード１０２−１〜１０２−８のうちフォトダイオード１０２−２、１０２−４、１０２−６、１０２−８を形成すべきターゲット領域にはイオンが注入される。一方、フォトダイオード１０２−１、１０２−３、１０２−５、１０２−７を形成すべきターゲット領域にはイオンが注入されない。なお、第４レジストパターン１１０を形成する前に、上記のように第１レジストパターン１０３'の全部又は一部を残してもよいが、第３レジストパターン１０９および第１レジストパターン１０３'の双方を除去してもよい。
【００１６】
図２Ｃおよび図２Ｄに示す工程で傾斜角θでイオン注入を実施することは、転送スイッチのゲート１０３にフォトダイオード１０２の一部分を潜り込ませることの他、フォトダイオード１０２の蓄積電荷量を制御するために寄与する。第３レジストパターン１０９は、ＭＯＳトランジスタ構造を有する転送スイッチのゲート１０３の下に形成されるチャネルのチャネル長方向（図２Ｃではｘ方向。）においては、２画素に対して１画素の割合で、周期的に、ターゲット領域にイオンを注入するための開口部を有する。なお、ターゲット領域とは、フォトダイオードを形成すべき領域、即ち、イオンを注入すべき領域である。同様に、図２Ｄから明らかなように、第４レジストパターン１１０は、転送スイッチのゲート１０３の下に形成される電荷を転送するチャネルのチャネル長方向（図２Ｄではｘ方向。）においては、２画素に対して１画素の割合で、周期的に、ターゲット領域にイオンを注入するための開口部を有する。第３レジストパターン１０９および第４レジストパターン１１０の個々の開口部の面積は、傾斜角θでのイオン注入を可能にするために、個々のフォトダイオード１０２（即ち、ターゲット領域）の面積よりも大きい。この例では、チャネル長方向は、半導体基板の法線ＮＬおよび該半導体基板に対するイオンの進入方向によって定まる面と該半導体基板の表面との交線に沿った方向と平行である。しかしながら、図６に例示するように、チャネル長方向は、当該交線に沿った方向と平行でなくてもよい。
【００１７】
図３を参照しながら、第３レジストパターン１０９の設計方法について説明する。第４レジストパターン１１０についても、第３レジストパターン１０９と同様の設計方法で設計することができる。ここで、フォトダイオード１０２−３（他のフォトダイオードについても同様）の幅をＬｐｄ、半導体基板に対するイオンの進入方向の法線ＮＬに対する傾斜角をθとする。また、レジストパターン１０９の厚さをＨ、画素の配列ピッチをＰ、レジストパターン１０９の幅をＬｒｅｓとすると、
Ｈ・ｔａｎθ＋Ｌｐｄ＋Ｌｒｅｓ＝２・Ｐ
が成り立つ。なお、ＬＰＤ、ＰおよびＬｒｅｓは、いずれもチャネル長方向における幅である。
【００１８】
レジストパターン１０９の幅Ｌｒｅｓは、負の値をとり得ない。フォトリソグラフィープロセスにおけるレジストパターンのチャネル長方向における最小加工寸法をＬｍｉｎとすると、Ｌｍｉｎ＜Ｌｒｅｓという制約がある。よって、Ｌｍｉｎ＜Ｌｒｅｓを満たすように傾斜角θが決定される。ここで、ゲート１０３の下へのフォトダイオードの潜り込み量は、傾斜角θに依存する。
【００１９】
図４を参照しながら、比較例として、全ての画素におけるフォトダイオードを形成すべきターゲット領域に対応する開口部が設けられたレジストパターン１０９'をマスクとして半導体基板に傾斜角θ'でイオンを注入する場合を考える。この場合は、
Ｈ・ｔａｎθ'＋Ｌｐｄ＋Ｌｍｉｎ＜Ｐ
となる範囲で傾斜角θ'を決定する必要があるので、傾斜角θ'の選択の自由度が第１実施形態よりも制限される。
【００２０】
第１実施形態では、オーバーラップ構造を形成するためのイオン注入（以下では、これをオーバーラップイオン注入と呼ぶ。）において用いられるレジストパターンには、該ゲートによって形成されるチャネルのチャネル長方向（或いは、前記交線に沿った方向）において２画素に対して１画素の割合でイオン注入用の開口部がレジストパターンに設けられている。よって、オーバーラップイオン注入のために２回にわたってレジストパターンを形成する必要があり、そのために２つのレチクルが使用されうる。ここで、オーバーラップイオン注入は、複数回のオーバーラップイオン注入のそれぞれにおいて、複数の画素のうちの一部の画素のフォトダイオードを形成すべきターゲット領域にイオンを注入するので、分割イオン注入と呼ぶこともできる。
【００２１】
第２実施形態では、前記チャネル長方向（或いは、前記交線に沿った方向）において３画素に対して１画素の割合でイオン注入用の開口部がレジストパターンに設けられる。この場合、オーバーラップイオン注入のために３回にわたってレジストパターンを形成する必要があり、そのために３つのレチクルが使用されうる。しかし、３画素に対して１画素の割合で周期的にイオン注入用の開口部を設けることによって、傾斜角θを大きくすること、及び／又は、画素ピッチＰの縮小への対応を可能にすることができる。
【００２２】
第１および第２実施形態は、前記チャネル長方向（或いは、前記交線に沿った方向）においてＮ画素に対して１画素の割合でイオン注入用の開口部をレジストパターンに設けて、Ｎ回のオーバーラップイオン注入を実施する場合に拡張することができる。このときの設計の条件は、次の式で与えられうる。なお、Ｎは２以上の自然数である。
【００２３】
Ｈ・ｔａｎθ＋Ｌｐｄ＋Ｌｍｉｎ＜Ｎ・Ｐ
Ｎを大きくすると、オーバーラップイオン注入の回数が増加する一方で、傾斜角θを大きくすること、及び／又は、画素ピッチＰの縮小への対応を可能にすることができるという利点がある。
【００２４】
図５Ａ〜図５Ｄを参照しながら本発明の第３実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。Ｎ回のオーバーラップイオン注入は、上記のように同一の傾斜角θでなされてもよいが、Ｎ回のうちの少なくとも２回における傾斜角が互いに異なっていてもよい。或いは、Ｎ回のオーバーラップイオン注入の全てにおいて傾斜角が互いに異なっていてもよい。なお、以下で特に言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。
【００２５】
図５Ａ〜図５Ｄに示す例では、２画素で１つのＦＤ１００、１つのリセットスイッチ（ゲート１０５）および１つのアンプ（ゲート１０７）が共有されている。これは、１画素あたりの面積の縮小、画素アレイの高密度化に寄与する。図５Ａに示す工程では、アクティブ領域１０１、転送スイッチのゲート１０３、リセットスイッチのゲート１０５、アンプのゲート１０７を形成する。ゲート１０３、１０５、１０７は、半導体基板の上にゲート材料層（例えば、ポリシリコン層）を形成し、その上に不図示の第１レジストパターンを形成し、これをマスクとしてゲート材料層をエッチングすることにより形成されうる。図５Ａ〜図５Ｄに示す例では、ＦＤ１００、リセットスイッチおよびアンプを共有する２つの画素からなる単位画素グループは、鏡像対称な構造を有し、複数の単位画素グループは、並進対称に配置されている。
【００２６】
図５Ｂに示す工程では、図２Ｂに示す工程と同様に、不図示の第２レジストパターンを形成し、第２レジストパターンをマスクとして、半導体基板にイオンを注入することによってフォトダイオード１０２−１〜１０２−８を形成する。このときのイオン注入の方向は、半導体基板の表面の法線に平行な方向であってもよいし、チャネリングの影響が抑制されるように該法線に対して傾斜した方向であってもよい。
【００２７】
次に、図５Ｃに示す工程では、第２レジストパターンを除去した後、第３レジストパターン５０９を形成する。そして、第３レジストパターン５０９をマスクとして、ゲート１０３の下にイオンが注入されるように半導体基板の表面の法線に対して傾斜角θを有する角度で、半導体基板にイオンを注入する。傾斜角θは、例えば５°〜６０°の範囲の角度とされる。好適には１５°〜６０°の範囲内の角度とされうる。図５Ｃに示す例では、フォトダイオード１０２−１〜１０２−８のうちフォトダイオード１０２−１、１０２−３、１０２−５、１０２−７を形成すべき領域にはイオンが注入される。一方、フォトダイオード１０２−２、１０２−４、１０２−６、１０２−８を形成すべき領域にはイオンが注入されない。
【００２８】
次に、図５Ｄに示す工程では、第３レジストパターン５０９を除去した後に、第４レジストパターン５１０を形成する。そして、第５レジストパターン５１０をマスクとして、ゲート１０３の下にイオンが注入されるように半導体基板の表面の法線ＮＬに対して傾斜角−θを有する角度で、半導体基板にイオンを注入する。傾斜角−θは、図５Ｃに示す工程における傾斜角θとは符号が異なる。半導体基板の表面に平行な平面をｘｙ平面とし、前述のチャネル長方向をｘ方向とするｘｙｚ座標系を考えた場合において、傾斜角−θは、＋ｘ方向の成分を有する方向に対応し、傾斜角θは、−ｘ方向の成分を有する方向に対応する。即ち、図５Ｃに示すオーバーラップイオン注入工程における傾斜角（イオン注入の方向）と、図５Ｄに示すオーバーラップイオン注入工程における傾斜角（イオン注入の方向）とは互いに異なる。ここで、図５Ｃに示すオーバーラップイオン注入工程と図５Ｄに示すオーバーラップイオン注入工程とでθの大きさは、典型的には同じであるが、異なってもよい。図５Ｄに示す例では、フォトダイオード１０２−１〜１０２−８のうちフォトダイオード１０２−２、１０２−４、１０２−６、１０２−８を形成すべき領域にはイオンが注入される。一方、フォトダイオード１０２−１、１０２−３、１０２−５、１０２−７を形成すべき領域にはイオンが注入されない。
【００２９】
本発明は、複数の画素または画素グループが並進対称に配置された構成、複数の画素または画素グループが鏡像対称に配置された構成、複数の画素または画素グループが回転対称に配置された構成など、対称性を有する種々の構成に適用されうる。
【００３０】
図６は、本発明の第４実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明するためのレイアウト図である。第１及び第２実施形態と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。第１実施形態は、図２Ｃに例示されるように、チャネル長方向（或いは、前記交線の方向）が行列状に配された画素の行方向と平行である。第４実施形態は、チャネル長方向が、画素の行方向及び列方向のいずれとも平行ではない点で第１実施形態と相違している。また、第４実施形態においては、複数のフォトダイオードが１つのＦＤを共有した構成である点も、第１実施形態と相違している。
【００３１】
第１実施形態の製造方法において、例えば図２Ｃで示される工程において、チャネル長方向（Ａ−Ａ’）を含む断面での傾斜角がθとなるように傾斜角が設定される。第４実施形態の製造方法においては、画素の行方向または列方向に沿った断面での傾斜角がθとなるように傾斜角が設定されている。第４実施形態の製造方法では、第３レジストパターン及び第４レジストパターンの開口部は、図６の行方向において２画素に対して１画素の割合で開口が設けられる。以上の点を除いては、第１実施形態の製造方法と同様の製造方法を用いることができる。
【００３２】
第１乃至第３実施形態の製造方法では、図２Ｃに示される工程でオーバーラップ構造を形成するためのイオン注入を行っている。オーバーラップ構造を形成しない場合でも、チャネリング防止のため半導体基板表面の法線に対して傾斜（例えば、面方位＜１００＞の基板では、典型的には傾斜角が７°に設定されうる。）した方向にイオン注入を行う場合がある。画素が微細化されると、チャネリング防止のために傾斜した方向にイオン注入を行う場合に、レジストの影となる部分が問題になる。本発明はこのような場合にも適用可能である。
【００３３】
以上のように、本発明の各実施形態では、フォトダイオードを形成するためにＮ画素（Ｎは２以上の自然数）に対して１画素の割合でイオン注入用の開口部を有するマスク（レジストパターン）を使用してＮ回にわたってオーバーラップイオン注入を実施する。これにより、各画素領域内の広い領域に対してフォトダイオードを形成するためのイオンを注入することができる。これは、ＦＤへの電荷の転送効率を向上させつつ、フォトダイオードに蓄積可能な信号電荷量、すなわち飽和電荷量を向上させることに寄与する。
【００３４】
上記の実施形態において、イオン注入用のマスクとしてレジストパターンが使用されているが、ハードマスクと呼ばれるような他のマスクが使用されてもよい。ハードマスクは、それを構成する材料層の上にフォトリソグラフィーオプロセスによってレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして該材料層をエッチングイによってパターニングすることによって形成されうる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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