(57)【要約】【課題】縦型トランジスタの転送不良を抑制し、歩留まりを向上させることが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、ゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタと、ゲート電極とフォトダイオードとの間に設けられた電荷転送層とを備えたものである。【選択図】図１
2014225560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、前記ゲート電極を介して前記フォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタと、
前記ゲート電極と前記フォトダイオードとの間に設けられた電荷転送層と
を備えた固体撮像装置。
【請求項２】
前記フォトダイオードは、前記半導体基板の厚み方向に沿って複数積層して形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記フォトダイオードは、第１導電型の光電変換層を含み、
前記電荷転送層は、前記光電変換層の一部と接続された、第１導電型の不純物拡散層である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記ゲート電極の一部は、前記半導体基板に形成された凹部に埋設されており、
前記電荷転送層は、前記凹部の少なくとも底面において前記ゲート電極と接続されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記電荷転送層は、前記凹部の底面に隣接して形成されている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記電荷転送層と前記凹部の底面との間に、第２導電型の暗電流抑制層を更に備えた
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記電荷転送層は、前記凹部の底面と側面の一部とを覆って形成されている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
フォトダイオードを有する半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、前記ゲート電極を介して前記フォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタを形成する工程と、
前記ゲート電極と前記フォトダイオードとの間に電荷転送層を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記フォトダイオードは、前記半導体基板の厚み方向に沿って複数積層して形成される
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記フォトダイオードは、第１導電型の光電変換層を含み、
前記電荷転送層は、前記光電変換層の一部と接続された、第１導電型の不純物拡散層である
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記トランジスタを形成する工程では、前記半導体基板に凹部を形成した後、前記凹部に埋め込むように前記ゲート電極を形成する
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記電荷転送層を形成する工程では、前記凹部の形成後かつ前記ゲート電極の形成前に、前記凹部の底面へのイオン・インプラにより前記電荷転送層を形成する
請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記電荷転送層を形成する工程では、前記凹部の形成後かつ前記ゲート電極の形成前に、前記凹部の底面へのイオン・インプラにより前記電荷転送層を形成し、
前記電荷転送層の形成後かつ前記ゲート電極の形成前に、前記凹部の底面へのイオン・インプラにより、第２導電型の暗電流抑制層を形成する工程を更に含む
請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記電荷転送層を形成する工程では、前記フォトダイオードの形成後かつ前記凹部の形成前に、前記半導体基板内の選択的な領域にイオン・インプラを行うことにより前記電荷転送層を形成する
請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
半導体基板と、
前記半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、前記ゲート電極を介して前記フォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタと、
前記ゲート電極と前記フォトダイオードとの間に設けられた電荷転送層と
を備えた固体撮像装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば半導体基板内にフォトダイオードを有する固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）集積回路と同様のプロセスにより製造可能なＣＭＯＳイメージセンサが知られている。このような固体撮像装置は、複数の画素が２次元配置された画素アレイ部を有し、上記プロセスに付随した微細化技術により、画素毎に増幅機能を持つアクティブ型の構造を容易に作ることができる。また、画素アレイ部を駆動する駆動回路、および各画素からの出力信号を処理する信号処理回路などを含む周辺回路部を、画素アレイ部と同一チップ（基板）上に集積できるという特長を持つ。このため、ＣＭＯＳイメージセンサへの注目が高まっており、多くの研究・開発がなされている。
【０００３】
近年では、このようなＣＭＯＳイメージセンサに対し、１つの画素内に、縦方向に沿ってＲ，Ｇ，Ｂの各波長の光を光電変換する３つのフォトダイオードを積層してなる固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１）。また、１つの画素に２つのフォトダイオードが積層された構造も提案されている（例えば、特許文献２）。これらの固体撮像装置では、半導体基板内に複数のフォトダイオードが積層されることから、例えば一部のフォトダイオードからの信号電荷の読み出しが、いわゆる縦型トランジスタを用いて行われる。更に、縦型トランジスタの横（側面側）にフォトダイオードを積層し、縦型トランジスタの側面から電荷転送を行い、縦型トランジスタの底部にいわゆるオーバーフローパスを形成する手法も提案されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９５９３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１４２７３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１９９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような固体撮像装置に用いられる縦型トランジスタは、例えば半導体基板内に一部が埋設されたゲート電極を有する。このような縦型トランジスタのゲート電極とフォトダイオードとの間の転送不良を抑制し、歩留まりを向上させることが望まれている。
【０００６】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、縦型トランジスタの転送不良を抑制し、歩留まりを向上させることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、ゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタと、ゲート電極とフォトダイオードとの間に設けられた電荷転送層とを備えたものである。
【０００８】
本開示の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板内にフォトダイオードを形成する工程と、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、ゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタを形成する工程と、ゲート電極とフォトダイオードとの間に電荷転送層を形成する工程とを含むものである。
【０００９】
本開示の電子機器は、上記本開示の固体撮像装置を有するものである。
【００１０】
本開示の固体撮像装置および電子機器では、半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタとを備える。フォトダイオードとゲート電極との間に電荷転送層を有することにより、ゲート電極の深さ方向のばらつきに起因する、信号電荷の転送不良が抑制される。
【００１１】
本開示の固体撮像装置の製造方法では、半導体基板内にフォトダイオードを形成した後、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタを形成する。ゲート電極とフォトダイオードとの間に電荷転送層を形成することにより、ゲート電極の深さ方向のばらつきに起因する、信号電荷の転送不良が抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の固体撮像装置および電子機器によれば、半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタとを備える。フォトダイオードとゲート電極との間に電荷転送層を有することにより、ゲート電極の深さ方向のばらつきに起因する信号電荷の転送不良を抑制できる。よって、縦型トランジスタによる転送不良を抑制し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００１３】
本開示の固体撮像装置の製造方法によれば、半導体基板内にフォトダイオードを形成した後、半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を介してフォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタを形成する。ゲート電極とフォトダイオードとの間に電荷転送層を形成することにより、ゲート電極の深さ方向のばらつきに起因する信号電荷の転送不良を抑制できる。よって、縦型トランジスタによる転送不良を抑制し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を表す断面模式図である。
【図２Ａ】図１に示した固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く工程を表す断面模式図である。
【図２Ｅ】図２Ｄに続く工程を表す断面模式図である。
【図３Ａ】電荷転送層非形成時におけるゲート電極とフォトダイオードとの接続構成を表す断面模式図である。
【図３Ｂ】ゲート電極の深さ方向のばらつき（浅い場合）に起因する接続不良を説明するための断面模式図である。
【図３Ｃ】ゲート電極の深さ方向のばらつき（深い場合）に起因する接続不良を説明するための断面模式図である。
【図４Ａ】図１に示した固体撮像装置のゲート電極の深さ方向のばらつき（浅い場合）の接続構成を表す断面模式図である。
【図４Ｂ】図１に示した固体撮像装置のゲート電極の深さ方向のばらつき（深い場合）の接続構成を表す断面模式図である。
【図５】縦型トランジスタの一例を表す断面模式図である。
【図６】縦型トランジスタの一例を表す断面模式図である。
【図７】本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を表す断面模式図である。
【図８Ａ】図７に示した固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図８Ｂ】図８Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図９Ａ】図８Ｃに続く工程を表す断面模式図である。
【図９Ｂ】図９Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図１０Ａ】図７に示した固体撮像装置のゲート電極の深さ方向のばらつき（浅い場合）の接続構成を表す断面模式図である。
【図１０Ｂ】図７に示した固体撮像装置のゲート電極の深さ方向のばらつき（深い場合）の接続構成を表す断面模式図である。
【図１１】本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を表す断面模式図である。
【図１２Ａ】図１１に示した固体撮像装置の製造方法を説明するための断面模式図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに続く工程を表す断面模式図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂに続く工程を表す断面模式図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｃに続く工程を表す断面模式図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｄに続く工程を表す断面模式図である。
【図１３】図１１に示した固体撮像装置のゲート電極の深さ方向のばらつき（浅い場合）の接続構成を表す断面模式図である。
【図１４】図１に示した固体撮像装置の全体構成を表す機能ブロック図である。
【図１５】適用例１に係る撮像装置の構成を表す機能ブロック図である。
【図１６】適用例２−１に係るカプセル型内視鏡カメラの構成を表す機能ブロック図である。
【図１７】適用例２−２に係る挿入型内視鏡カメラの構成を表す機能ブロック図である。
【図１８】適用例４に係るビジョンチップの構成を表す機能ブロック図である。
【図１９】適用例５に係る生体センサの構成を表す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示における実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（半導体基板の凹部底面に隣接して電荷転送層を有する固体撮像装置の例）
２．第２の実施の形態（半導体基板の凹部底面と電荷転送層との間に暗電流抑制層を有する固体撮像装置の例）
３．第３の実施の形態（半導体基板の凹部形成前に電荷転送層を形成する固体撮像装置の例）
４．固体撮像装置の全体構成例
５．適用例１〜４（電子機器の例）
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
［構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態の固体撮像装置の断面構成を模式的に表したものである。尚、図１では、後述の画素部（図１４に示した画素部１ａ）のうちの１画素分の領域を示している。この固体撮像装置は、例えばｎ型のシリコン（Ｓｉ）等からなる半導体基板２１内に、１または複数のフォトダイオード（ここでは２つのフォトダイオード１１Ａ（ＰＤ１），１１Ｂ（ＰＤ２））が積層されたものである。半導体基板２１の一面が回路形成面Ｓ１となっており、この回路形成面Ｓ１上には図示しない多層配線層が形成される。本実施の形態では、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１と反対側の面が受光面Ｓ２となっており、いわゆる裏面照射型の素子構造を有している。受光面Ｓ２側には図示しないオンチップレンズ等が設けられている。
【００１７】
フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂは、例えばｎ型の半導体基板２１に形成されたｐ型半導体領域に形成され、例えば互いに異なる波長の光を光電変換する光電変換層を有している。例えば、フォトダイオード１１Ａは、赤色（Ｒ）の光を選択的に吸収する光電変換層を有し、フォトダイオード１１Ｂは、青色（Ｂ）の光を選択的に吸収する光電変換層を有する。これらのフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂはそれぞれ、例えば信号電荷を蓄積する光電変換層として、ｎ型またはｐ型の半導体層を含むものである。ここでは、一例として、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ、信号電荷として電子を蓄積するｎ型の半導体層を含んでいる。但し、ｐ型の半導体層を含んでいてもよく、例えば、ｐ−ｎ接合あるいはｐ−ｎ−ｐ接合等を形成するように、ｐ型およびｎ型の半導体層を積層した構造を有していてもよい。尚、本開示の「第１導電型」および「第２導電型」は、例えばｐ型およびｎ型、またはｎ型およびｐ型のいずれかの組み合わせを示すものであるが、本実施の形態では、一例として、第１導電型が「ｎ型」であり、「第２導電型」が「ｐ型」である場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
これらのフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂは、信号電荷転送用のトランジスタに接続されている。これらのうち、例えば半導体基板２１の深い位置（半導体基板２１の回路形成面Ｓ１から離れた位置）に形成されたフォトダイオード（ここではフォトダイオード１１Ｂ）には、縦型トランジスタ１０が接続される。
【００１９】
縦型トランジスタ１０は、電荷転送トランジスタであり、少なくとも一部が半導体基板２１に埋設されたゲート電極１４を有している。具体的には、半導体基板２１は、凹部Ｈを有しており、この凹部Ｈにゲート絶縁膜３４を介して、ゲート電極１４が埋め込み形成されている。尚、回路形成面Ｓ１には、図示しない他の画素トランジスタ（例えば、増幅トランジスタ、リセットトランジスタおよび選択トランジスタ等）が形成されている。尚、この縦型トランジスタ１０では、例えばフォトダイオード１１Ｂがソース、例えばＦＤ１２がドレインとして機能し、ゲート絶縁膜３４下の領域に図示しないチャネル（活性層）が形成されている。
【００２０】
ゲート電極１４は、例えばｎ型またはｐ型の不純物が高濃度でドープされたポリシリコン等の導電膜材料により構成されており、回路形成面Ｓ１上に形成される配線層（図示せず）に接続されている。ゲート絶縁膜３４は、例えばシリコン酸化膜等の絶縁膜材料により構成されている。
【００２１】
凹部Ｈは、半導体基板２１の一部に、その深さ方向（縦方向、厚み方向）に沿って掘り込み形成されたものであり、例えば角柱状または円柱状等の溝を構成するものである。この凹部Ｈは、その底面Ｓｂが例えばフォトダイオード１１Ｂの一部に対向するように設けられている。凹部Ｈの底面Ｓｂは、フォトダイオード１１Ｂと接していてもよいし、フォトダイオード１１Ｂ内に位置していてもよい。あるいは、フォトダイオード１１Ｂから離隔して形成されていてもよい。ここでは、一例として、凹部Ｈの底面Ｓｂがフォトダイオード１１Ｂから所定の距離離隔している場合を図示している。この凹部Ｈの底面Ｓｂにおいて、ゲート電極１４とフォトダイオード１１Ｂとが、電荷転送層１３を介して接続されている。
【００２２】
電荷転送層１３は、ゲート電極１４とフォトダイオード１１Ｂとの間に形成され、フォトダイオード１１Ｂからゲート電極１４およびＦＤ１２までの信号電荷の転送経路の一部を構成するものである。この電荷転送層１３は、例えば半導体基板２１内において、例えばフォトダイオード１１Ｂの光電変換層と同一の導電性を有する、即ちｎ型の不純物拡散層である。このため、電荷転送層１３は、信号電荷の転送経路として機能すると共に、光電変換層としての機能をも有している。この電荷転送層１３の厚みｔは、例えば５０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度であり、少なくとも一部がフォトダイオード１１Ｂの光電変換層（ｎ型半導体層）に接続されている。
【００２３】
本実施の形態では、この電荷転送層１３が、凹部Ｈの底面Ｓｂに隣接して形成されている。詳細は後述するが、電荷転送層１３は、凹部Ｈを形成後、いわゆるセルフアラインにより底面Ｓｂへイオン・インプラを行うことにより形成されるものである。
【００２４】
［製造方法］
図１に示した固体撮像装置の素子構造は、例えば次のようにして製造することができる。即ち、まず図２Ａに示したように、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ等が形成された半導体基板２１上に、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）等よりなるマスク１２０を、例えばＣＶＤ法等により形成し、このマスク１２０を用いたドライエッチングまたはウェットエッチングにより、半導体基板２１に、凹部Ｈを形成する。この際、凹部Ｈの底面Ｓｂの位置ｄ０（基準位置，設計中心となる位置）は、特に限定されず、フォトダイオード１１Ｂの表面位置と合うように設定されてもよいし、表面位置からずれていてもよい。後述するように、電荷転送層１３により、この凹部Ｈの底面Ｓｂの深さ位置の自由度が高まるためである。例えば、本実施の形態のように、凹部Ｈが深く形成される場合（後述）を考慮して、位置ｄ０をフォトダイオード１１Ｂの表面Ｆ１よりも浅い側（回路形成面Ｓ１側）に設定しておくことができる。尚、凹部Ｈを形成する前に、半導体基板２１の凹部形成領域に、レジストマスクを用いて例えばｐ型の不純物をドープし、予めｐ型領域（図示せず）を形成しておく。このため、縦型トランジスタ１０では、凹部Ｈの側面（ゲート電極１４の側面）がｐ型領域で覆われた構成となる。
【００２５】
続いて、図２Ｂに示したように、凹部Ｈの底面Ｓｂに対し、例えばイオン・インプラ法により、例えばフォトダイオード１１Ｂと同一の導電性（ここでは、ｎ型）を示す不純物Ｄを注入する。この後、図２Ｃに示したように、マスク１２０を半導体基板２１から除去する。これにより、半導体基板２１において、凹部Ｈの底面Ｓｂに隣接して、例えばｎ型の半導体領域となる電荷転送層１３を、セルフアラインにより形成することができる。尚、電荷転送層１３の厚みｔは、イオン・インプラによるドーズ量および注入エネルギー等の諸条件を適宜設定することにより調整可能である。
【００２６】
この後、図２Ｄに示したように、凹部Ｈの底面Ｓｂおよび側面を覆うように、上述した材料よりなるゲート絶縁膜３４を、例えばシリコン酸化膜を熱酸化することによって形成する。但し、これに限らず、他の手法、例えばＣＶＤ法やスパッタ法等を用いてもよい。
【００２７】
次いで、図２Ｅに示したように、上述した材料等よりなるゲート電極１４を形成する。具体的には、まず、半導体基板２１上に、凹部Ｈを埋め込むように、例えばＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure-Chemical Vapor Deposition：減圧化学気相堆積）法等により、ポリシリコン膜を成膜中に、例えばｐ型またはｎ型の不純物を、高濃度でドープする。この後、不純物がドープされたポリシリコン膜を、例えばフォトリソグラフィ法を用いたエッチングにより所定の形状にパターニングすることにより、ゲート電極１４を形成する。このようにして、縦型トランジスタ１０を形成する。
【００２８】
最後に、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１に配線層を形成した後、半導体基板２１を所望の厚みとなるように研削して受光面Ｓ２を形成し、この受光面Ｓ２側にオンチップレンズ等を必要に応じて形成する。以上により、図１に示した固体撮像装置を完成する。
【００２９】
［作用・効果］
本実施の形態の固体撮像装置では、受光面Ｓ２から光Ｌが入射すると、光Ｌのうち選択的な波長の光（例えば青色光）がフォトダイオード１１Ｂにおいて吸収され、光電変換される。フォトダイオード１１Ｂを通過した光のうち選択的な波長の光（例えば赤色光）はフォトダイオード１１Ａにおいて吸収され光電変換される。光電変換によって発生した信号電荷（例えば電子）は、所定のタイミングで、例えばフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ毎にＦＤ（フローティング・ディフュージョン）へ転送され、後述の信号線（垂直信号線Ｌsig）へ読み出される。これらのうちフォトダイオード１１Ｂにおいて発生した信号電荷は、縦型トランジスタ１０のゲート電極１４を介してＦＤ１２へ転送される。
【００３０】
このように、半導体基板２１内において複数のフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂが積層された素子構造では、より深い位置（回路形成面Ｓ２から離れた位置）に配置されたフォトダイオード１１Ｂからの信号電荷の読み出しが、縦型トランジスタ１０を用いて行われる。例えば、図３Ａに示したように、縦型トランジスタ１０の底部（凹部Ｈの底面Ｓｂ）において、ゲート電極１４とフォトダイオード１１Ｂとが接続されることにより、ゲート電極１４を介してフォトダイオード１１ＢからＦＤ１２へ信号電荷が転送される。
【００３１】
ところが、このような縦型トランジスタ１０では、ゲート電極１４に深さ方向におけるばらつき（凹部Ｈの底面位置のばらつき）が生じ、このばらつきに起因して転送不良が発生し易い。具体的には、図３Ａに示したように、製造プロセスにおいて、凹部Ｈの底面Ｓｂの位置ｄ100（基準位置、設計中心位置）がフォトダイオード１１Ｂとちょうど接する位置に設定された場合であっても、実際には、凹部Ｈが浅く（図３Ｂ）、あるいは深く（図３Ｃ）、形成されることがある。そして、図３Ｂに示したように、凹部Ｈが位置ｄ100よりも浅く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ101の場合）には、フォトダイオード１１Ｂと縦型トランジスタ１０とが離れてしまい、転送経路にいわゆるポテンシャルバリアが発生して、電荷転送不良となる。一方、図３Ｃに示したように、凹部Ｈが位置ｄ100よりも深く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ102の場合）、フォトダイオード１１Ｂと縦型トランジスタ１０との接触部分が大きくなり過ぎて、いわゆるポテンシャルディップが発生し、この場合も転送不良となってしまう。
【００３２】
本実施の形態では、このような縦型トランジスタ１０（ゲート電極１４）とフォトダイオード１１Ｂとの間に、電荷転送層１３を有する。これにより、上記のようなゲート電極１４の深さ方向のばらつきに起因して生じる転送不良を抑制することができる。即ち、図４Ａに示したように、凹部Ｈが位置ｄ０よりも浅く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ１の場合）であっても、フォトダイオード１１Ｂと縦型トランジスタ１０とが電荷転送層１３を介して接続されることから、信号電荷の転送不良が抑制される。一方、図４Ｂに示したように、凹部Ｈが位置ｄ０よりも深く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ２の場合）であっても、上記のようなポテンシャルディップによる信号電荷の転送不良が抑制される。例えば、凹部の底面Ｓｂの基準となる位置ｄ０を予めより浅い側に設定しておくことで、凹部Ｈが深く形成された場合の転送不良を抑制可能である。
【００３３】
以上のように、本実施の形態では、半導体基板２１内に形成されたフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂと、半導体基板２１内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極１４を有する縦型トランジスタ１０とを備える。フォトダイオード１１Ｂとゲート電極１４との間に電荷転送層１３を有することにより、ゲート電極１４の深さ方向のばらつきに起因する信号電荷の転送不良を抑制できる。よって、縦型トランジスタによる転送不良を抑制し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態では、縦型トランジスタ１０の底部にのみ電荷転送層１３を形成するので、例えば積層されたフォトダイオード１１Ｂ，１１Ｒにおける分光特性が改善されるという効果もある。これは、例えば、赤色光を光電変換するフォトダイオード１１Ａの形成領域をより大きく確保し易くなるためである。
【００３５】
尚、上述の電荷転送層１３は、半導体基板内のフォトダイオードから信号電荷を読み出すために縦型トランジスタを用いる、様々なタイプの素子構造に適用可能である。例えば、図５に示したように、半導体基板２１内に赤色光（Ｌｒ），緑色光（Ｌｇ），青色光（Ｌｂ）をそれぞれ光電変換可能な３つのフォトダイオード（ＰＤ３，ＰＤ４，ＰＤ５）を積層し、各フォトダイオードに縦型トランジスタ（Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３）を接続する構造にも適用可能である。また、図６に示したように、積層された２つのフォトダイオード（ＰＤ６，ＰＤ７）に対して、１つの（共通の）縦型トランジスタ（Ｔｒ４）が設けられた構造であってもよい。このように、上述の電荷転送層１３は、様々なタイプの縦型トランジスタを用いた素子構造に適用可能である。
【００３６】
次に、上記第１の実施の形態の固体撮像装置の他の実施の形態および変形例について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００３７】
＜第２の実施の形態＞
［構成］
図７は、本開示の第２の実施の形態の固体撮像装置の断面構成を模式的に表したものである。尚、図７では、後述の画素部（図１４に示した画素部１ａ）のうちの１画素分の領域を示している。この固体撮像装置は、上記第１の実施の形態と同様、半導体基板２１内に、１または複数のフォトダイオード（ここでは２つのフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ）を備えたものである。また、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１上には図示しない多層配線層が形成され、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１と反対側の面を受光面Ｓ２とする、裏面照射型の素子構造を有している。受光面Ｓ２側には図示しないオンチップレンズ等が設けられている。
【００３８】
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂは、信号電荷転送用のトランジスタに接続され、これらのうち、フォトダイオード１１Ｂに、縦型トランジスタ１０が接続されている。縦型トランジスタ１０はゲート電極１４を有し、このゲート電極１４の少なくとも一部が半導体基板２１の凹部Ｈにゲート絶縁膜３４を介して埋設されている。また、凹部Ｈは、その底面Ｓｂが例えばフォトダイオード１１Ｂの一部に対向するように設けられ、この底面Ｓｂにおいて、ゲート電極１４とフォトダイオード１１Ｂとが、電荷転送層１３を介して接続されている。
【００３９】
但し、本実施の形態では、凹部Ｈの底面Ｓｂと電荷転送層１３との間に、更に暗電流抑制層１３ａが形成されている。暗電流抑制層１３ａは、電荷転送層１３と異なる導電性（例えばｐ型）を示す不純物拡散層である。この暗電流抑制層１３ａの厚みは、例えば５ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、電荷転送層１３の厚みｔに比べて十分に薄くなっている。このように、本実施の形態では、凹部Ｈの底面Ｓｂ側から順に、暗電流抑制層１３ａおよび電荷転送層１３が積層されている。このような電荷転送層１３および暗電流抑制層１３ａは、凹部Ｈを形成後、いわゆるセルフアラインにより底面Ｓｂへイオン・インプラを多段階的に行うことにより形成されるものである。
【００４０】
［製造方法］
図７に示した固体撮像装置の素子構造は、例えば次のようにして製造することができる。即ち、まず図８Ａに示したように、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ等が形成された半導体基板２１上に、上記第１の実施の形態と同様にして、例えばＣＶＤ法により形成された窒化シリコンよりなるマスク１２０を用いて、半導体基板２１に、凹部Ｈを形成する。この際、凹部Ｈの底面Ｓｂの位置ｄ０は、上述したように特に限定されない。例えば、凹部Ｈが深く形成される場合（後述）を考慮して、位置ｄ０をフォトダイオード１１Ｂの表面Ｆ１よりも浅い側（回路形成面Ｓ１側）に設定しておくことができる。
【００４１】
続いて、凹部Ｈの底面Ｓｂに対し、例えば多段階のイオン・インプラ法により、電荷転送層１３および暗電流抑制層１３ａを形成する。具体的には、図８Ｂに示したように、まず、例えばフォトダイオード１１Ｂと同一の導電性（例えばｎ型）を示す不純物Ｄ１を注入した後、それと逆の導電性（例えばｐ型）を示す不純物Ｄ２を注入する。この後、図８Ｃに示したように、マスク１２０を半導体基板２１から除去する。これにより、電荷転送層１３および暗電流抑制層１３ａを、セルフアラインにより形成することができる。本実施の形態においても、電荷転送層１３および暗電流抑制層１３ａの厚みは、ドーズ量および注入エネルギー等の諸条件を適宜設定することにより調整可能である。
【００４２】
この後、図９Ａに示したように、上記第１の実施の形態と同様にして、上述した材料よりなるゲート絶縁膜３４を形成する。次いで、図９Ｂに示したように、上記第１の実施の形態と同様にして、上述した材料よりなるゲート電極１４を形成する。このようにして、縦型トランジスタ１０を形成する。最後に、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１に配線層を形成した後、半導体基板２１を研削し、受光面Ｓ２側にオンチップレンズ等を必要に応じて形成することにより、図７に示した固体撮像装置を完成する。
【００４３】
［作用・効果］
本実施の形態の固体撮像装置では、上記第１の実施の形態と同様、受光面Ｓ２から光Ｌが入射すると、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ毎に所定の波長の光が光電変換され、この光電変換によって発生した信号電荷（例えば電子）が、所定のタイミングで、ＦＤへ転送後、後述の信号線（垂直信号線Ｌsig）へ読み出される。これらのうちフォトダイオード１１Ｂにおいて発生した信号電荷は、縦型トランジスタ１０のゲート電極１４を介してＦＤ１２へ転送される。
【００４４】
本実施の形態においても、縦型トランジスタ１０（ゲート電極１４）とフォトダイオード１１Ｂとの間に、電荷転送層１３を有する。これにより、上記第１の実施の形態と同様、ゲート電極１４の深さ方向のばらつきに起因して生じる転送不良を抑制することができる。即ち、図１０Ａに示したように、凹部Ｈが位置ｄ０よりも浅く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ１の場合）であっても、フォトダイオード１１Ｂと縦型トランジスタ１０とが電荷転送層１３を介して接続されることから、信号電荷の転送不良が抑制される。一方、図１０Ｂに示したように、凹部Ｈが位置ｄ０よりも深く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ２の場合）であっても、上記のようなポテンシャルディップによる信号電荷の転送不良が抑制される。例えば、凹部の底面Ｓｂの基準となる位置ｄ０を予めより浅い側に設定しておくことで、凹部Ｈが深く形成された場合の転送不良を抑制可能である。
【００４５】
また、本実施の形態では、凹部Ｈの底面Ｓｂと電荷転送層１３との間に、暗電流抑制層１３ａが形成されている。これにより、例えば凹部Ｈの彫り込みダメージ（エッチング時に底面Ｓｂ等に生じる損傷）が生じた場合等においても、その掘り込みダメージに起因する暗電流の発生を抑制することができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態では、半導体基板２１内に形成されたフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂと、半導体基板２１内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極１４を有する縦型トランジスタ１０とを備える。フォトダイオード１１Ｂとゲート電極１４との間に電荷転送層１３を有することにより、ゲート電極１４の深さ方向のばらつきに起因する信号電荷の転送不良を抑制できる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、暗電流抑制層１３ａにより、凹部Ｈの彫り込みダメージに起因する暗電流の発生を抑制することが可能となる。
【００４７】
＜第３の実施の形態＞
［構成］
図１１は、本開示の第３の実施の形態の固体撮像装置の断面構成を模式的に表したものである。尚、図１１では、後述の画素部（図１４に示した画素部１ａ）のうちの１画素分の領域を示している。この固体撮像装置は、上記第１の実施の形態と同様、半導体基板２１内に、１または複数のフォトダイオード（ここでは２つのフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ）を備えたものである。また、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１上には図示しない多層配線層が形成され、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１と反対側の面を受光面Ｓ２とする、裏面照射型の素子構造を有している。受光面Ｓ２側には図示しないオンチップレンズ等が設けられている。
【００４８】
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂは、信号電荷転送用のトランジスタに接続され、これらのうち、フォトダイオード１１Ｂに、縦型トランジスタ１０が接続されている。縦型トランジスタ１０はゲート電極１４を有し、このゲート電極１４の少なくとも一部が半導体基板２１の凹部Ｈにゲート絶縁膜３４を介して埋設されている。また、凹部Ｈは、その底面Ｓｂが例えばフォトダイオード１１Ｂの一部に対向するように設けられ、この底面Ｓｂにおいて、ゲート電極１４とフォトダイオード１１Ｂとが、電荷転送層１３を介して接続されている。
【００４９】
但し、本実施の形態では、凹部Ｈの形成タイミングと、電荷転送層１３の形成タイミングとが、上記第１の実施の形態と異なっている。具体的には、本実施の形態では、電荷転送層１３を形成後、凹部Ｈを形成する。このため、素子構造としては、電荷転送層１３が、凹部Ｈの底面Ｓｂだけでなく側面の一部をも覆って形成される。但し、電荷転送層１３は、必ずしも凹部Ｈの側面の一部を覆っていなくともよく、即ち底面Ｓｂにのみ接した構造であってもよい。この場合には、上記第１の実施の形態の素子構造（図１）と略等しくなる。
【００５０】
［製造方法］
図１１に示した固体撮像装置の素子構造は、例えば次のようにして製造することができる。即ち、まず図１２Ａに示したように、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ等が形成された半導体基板２１上に、例えばフォトレジスト１２１を成膜し、パターニングする。この後、図１２Ｂに示したように、フォトレジスト１２１をマスクとして、半導体基板２１内に、電荷転送層１３を形成する。具体的には、半導体基板２１の所定の深さ位置に（凹部Ｈの深さ方向のばらつきを考慮した位置に）、イオン・インプラを行うことにより不純物Ｄを注入する。その後、フォトレジスト１２１を半導体基板２１から剥離する。続いて、図１２Ｃに示したように、上記第１の実施の形態と同様にして、半導体基板２１に凹部Ｈを形成する。この際、凹部Ｈの底面Ｓｂの位置ｄ０は、上述したように特に限定されないが、本実施の形態では、位置ｄ０をフォトダイオード１１Ｂの表面Ｆ１よりも浅い側（回路形成面Ｓ１側）に設定するとよい。
【００５１】
この後、図１２Ｄに示したように、上記第１の実施の形態と同様にして、上述した材料よりなるゲート絶縁膜３４を形成する。次いで、図１２Ｅに示したように、上記第１の実施の形態と同様にして、上述した材料よりなるゲート電極１４を形成する。このようにして、縦型トランジスタ１０を形成する。最後に、半導体基板２１の回路形成面Ｓ１に配線層を形成した後、半導体基板２１を研削し、受光面Ｓ２側にオンチップレンズ等を必要に応じて形成することにより、図１１に示した固体撮像装置を完成する。
【００５２】
このように、凹部Ｈの深さばらつきが想定される領域に、イオン・インプラにより電荷転送層１３を予め形成しておいてもよい。
【００５３】
［作用・効果］
本実施の形態の固体撮像装置では、上記第１の実施の形態と同様、受光面Ｓ２から光Ｌが入射すると、フォトダイオード１１Ａ，１１Ｂ毎に所定の波長の光が光電変換され、この光電変換によって発生した信号電荷（例えば電子）が、所定のタイミングで、ＦＤへ転送後、後述の信号線（垂直信号線Ｌsig）へ読み出される。これらのうちフォトダイオード１１Ｂにおいて発生した信号電荷は、縦型トランジスタ１０のゲート電極１４を介してＦＤ１２へ転送される。
【００５４】
本実施の形態においても、縦型トランジスタ１０（ゲート電極１４）とフォトダイオード１１Ｂとの間に、電荷転送層１３を有する。これにより、図１３に示したように、ゲート電極１４の深さ方向のばらつきに起因して生じる転送不良を抑制することができる。特に、図１３に示したように、凹部Ｈが位置ｄ０よりも浅く形成された場合（底面Ｓｂの位置ｄ１の場合）であっても、フォトダイオード１１Ｂと縦型トランジスタ１０とが電荷転送層１３を介して接続されることから、信号電荷の転送不良が抑制される。一方、凹部Ｈが位置ｄ０よりも深く形成される場合（底面Ｓｂの位置ｄ２の場合）には、例えば電荷転送層１３の不純物濃度（ドーズ量）等を調整することにより、ポテンシャルディップによる影響を軽減することができる。
【００５５】
以上のように、本実施の形態では、半導体基板２１内に形成されたフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂと、半導体基板２１内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極１４を有する縦型トランジスタ１０とを備える。フォトダイオード１１Ｂとゲート電極１４との間に電荷転送層１３を有することにより、ゲート電極１４の深さ方向のばらつきに起因する信号電荷の転送不良を抑制できる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００５６】
＜装置構成＞
図１４は、上記各実施の形態において説明した固体撮像装置（以下、固体撮像装置１とする）の全体の構成を表したものである。固体撮像装置１は、撮像エリアとしての画素部１ａを有すると共に、この画素部１ａの周辺領域に、例えば行走査部１３１、水平選択部１３３、水平選択部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
【００５７】
画素部１ａは、例えば行列状に２次元配置された複数の単位画素（画素Ｐ）を有している。この画素Ｐには、例えば画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
【００５８】
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１ａの各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
【００５９】
水平選択部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この水平選択部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通して基板１１の外部へ伝送される。
【００６０】
行走査部１３１、水平選択部１３３、水平選択部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、基板１１上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
【００６１】
システム制御部１３２は、外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、固体撮像素子１の内部情報などのデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および水平選択部１３４などの周辺回路の駆動制御を行う。
【００６２】
＜適用例１＞
上述の固体撮像装置１は、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話など、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図１５は、適用例１に係る撮像装置（撮像装置２）の全体構成を表す機能ブロック図である。撮像装置２は、例えばデジタルスチルカメラまたはデジタルビデオカメラであり、光学系２２１と、シャッタ装置２２２と、固体撮像装置１（画素部１ａ）と、駆動回路２２４と、信号処理回路２２３と、制御部２２５とを備えている。
【００６３】
光学系２２１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の画素部１ａへ導くものである。シャッタ装置２２２は、固体撮像装置１への光照射期間（露光期間）および遮光期間を制御するものである。駆動回路２２４は、シャッタ装置２２２の開閉駆動を行うと共に、固体撮像装置１（画素部１ａ）における露光動作および信号読み出し動作を駆動するものである。信号処理回路２２３は、固体撮像装置１からの出力信号に対して、所定の信号処理、例えばデモザイク処理やホワイトバランス調整処理等の各種補正処理を施すものである。制御部２２５は、例えばマイクロコンピュータから構成され、駆動回路２２４におけるシャッタ駆動動作およびイメージセンサ駆動動作を制御すると共に、信号処理回路２２３における信号処理動作を制御するものである。
【００６４】
この撮像装置２では、入射光が、光学系２２１、シャッタ装置２２２を介して固体撮像装置１（画素部１ａ）において受光されると、各画素Ｐには、その受光量に基づく信号電荷が蓄積される。駆動回路２２４により、各画素Ｐに蓄積された信号電荷が読み出され、読み出された電気信号は信号処理回路２２３へ出力される。固体撮像装置１から出力された出力信号は、信号処理部２３において所定の信号処理が施され、映像信号Ｄoutとして外部（モニタ等）へ出力されるが、あるいは、図示しないメモリ等の記憶部（記憶媒体）に保持される。
【００６５】
＜適用例２＞
図１６は、適用例２に係る内視鏡カメラ（カプセル型内視鏡カメラ３Ａ）の全体構成を表す機能ブロック図である。カプセル型内視鏡カメラ３Ａは、光学系２３１と、シャッタ装置２３２と、固体撮像装置１（画素部１ａ）と、駆動回路２３４と、信号処理回路２３３と、データ送信部２３５と、駆動用バッテリー２３６と、姿勢（方向、角度）感知用のジャイロ回路２３７とを備えている。これらのうち、光学系２３１、シャッタ装置２３２、駆動回路２３４および信号処理回路２３３は、上記撮像措置２において説明した光学系２２１、シャッタ装置２２２、駆動回路２２４および信号処理回路２２３と同様の機能を有している。但し、光学系２３１は、３次元空間における複数の方位（例えば全方位）での撮影が可能となっていることが望ましく、１つまたは複数のレンズにより構成されている。但し、本例では、信号処理回路２３３における信号処理後の映像信号Ｄ１およびジャイロ回路２３７から出力された姿勢感知信号Ｄ２は、データ送信部２３５を通じて無線通信により外部の機器へ送信されるようになっている。
【００６６】
尚、上記実施の形態における固体撮像装置１を適用可能な内視鏡カメラとしては、上記のようなカプセル型のものに限らず、例えば図１７に示したような挿入型の内視鏡カメラ（挿入型内視鏡カメラ３Ｂ）であってもよい。挿入型内視鏡カメラ３Ｂは、上記カプセル型内視鏡カメラ３Ａにおける一部の構成と同様、光学系２３１、シャッタ装置２３２、固体撮像装置１（画素部１ａ）、駆動回路２３４、信号処理回路２３３およびデータ送信部２３５を備えている。但し、この挿入型内視鏡カメラ３Ｂは、更に、装置内部に格納可能なアーム２３８ａと、このアーム２３８ａを駆動する駆動部２３８とが付設されている。このような挿入型内視鏡カメラ３Ｂは、駆動部２３８へアーム制御信号ＣＴＬを伝送するための配線２３９Ａと、撮影画像に基づく映像信号Ｄoutを伝送するための配線２３９Ｂとを有するケーブル２３９に接続されている。
【００６７】
＜適用例３＞
図１８は、適用例３に係るビジョンチップ（ビジョンチップ４）の全体構成を表す機能ブロック図である。ビジョンチップ４は、眼の眼球Ｅ１の奥側の壁（視覚神経を有する網膜Ｅ２）の一部に、埋め込まれて使用される人口網膜である。このビジョンチップ４は、例えば網膜Ｅ２における神経節細胞Ｃ１、水平細胞Ｃ２および視細胞Ｃ３のうちのいずれかの一部に埋設されて使用され、例えば固体撮像装置１と、信号処理回路２４１と、刺激電極部２４２とを備えている。これにより、眼への入射光に基づく電気信号を固体撮像装置１において取得し、その電気信号を信号処理回路２４１において処理することにより、刺激電極部２４２へ所定の制御信号を供給する。刺激電極部２４２は、入力された制御信号に応じて視覚神経に刺激（電気信号）を与える機能を有するものである。
【００６８】
＜適用例４＞
図１９は、適用例４に係る生体センサ（生体センサ５）の全体構成を表す機能ブロック図である。生体センサ５は、例えば指Ａに装着可能な血糖値センサであり、半導体レーザ２５１と、固体撮像装置１と、信号処理回路２５２とを備えたものである。半導体レーザ５１は、例えば赤外光（波長７８０ｎｍ以上）を出射するＩＲ（infrared laser）レーザである。このような構成により、血中のグルコース量に応じたレーザ光の吸収具合を固体撮像装置１によりセンシングし、血糖値を測定するようになっている。
【００６９】
以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、半導体基板２１内に２つのフォトダイオード１１Ａ，１１Ｂを積層した素子構造を例示したが、この半導体基板２１上に、例えば有機光電変換膜を用いた光電変換素子が積層されていてもよい。また、半導体基板２１内に形成されるフォトダイオードの数は３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。フォトダイオードからの信号電荷の読み出しを、縦型トランジスタを用いて行うものであれば、本開示内容を適用可能である。
【００７０】
また、上記実施の形態では、裏面照射型の固体撮像装置を例に挙げたが、本開示内容は、表面照射型の固体撮像装置にも適用可能である。
【００７１】
尚、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
半導体基板と、
前記半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、前記ゲート電極を介して前記フォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタと、
前記ゲート電極と前記フォトダイオードとの間に設けられた電荷転送層と
を備えた固体撮像装置。
（２）
前記フォトダイオードは、前記半導体基板の厚み方向に沿って複数積層して形成されている
上記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記フォトダイオードは、第１導電型の光電変換層を含み、
前記電荷転送層は、前記光電変換層の一部と接続された、第１導電型の不純物拡散層である
上記（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記ゲート電極の一部は、前記半導体基板に形成された凹部に埋設されており、
前記電荷転送層は、前記凹部の少なくとも底面において前記ゲート電極と接続されている
上記（１）〜（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記電荷転送層は、前記凹部の底面に隣接して形成されている
上記（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記電荷転送層と前記凹部の底面との間に、第２導電型の暗電流抑制層を更に備えた
上記（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記電荷転送層は、前記凹部の底面と側面の一部とを覆って形成されている
上記（４）〜（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
フォトダイオードを有する半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、前記ゲート電極を介して前記フォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタを形成する工程と、
前記ゲート電極と前記フォトダイオードとの間に電荷転送層を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
（９）
前記フォトダイオードは、前記半導体基板の厚み方向に沿って複数積層して形成される
上記（８）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１０）
前記フォトダイオードは、第１導電型の光電変換層を含み、
前記電荷転送層は、前記光電変換層の一部と接続された、第１導電型の不純物拡散層である
上記（８）または（９）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１１）
前記トランジスタを形成する工程では、前記半導体基板に凹部を形成した後、前記凹部に埋め込むように前記ゲート電極を形成する
上記（８）〜（１０）のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
（１２）
前記電荷転送層を形成する工程では、前記凹部の形成後かつ前記ゲート電極の形成前に、前記凹部の底面へのイオン・インプラにより前記電荷転送層を形成する
上記（１１）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１３）
前記電荷転送層を形成する工程では、前記凹部の形成後かつ前記ゲート電極の形成前に、前記凹部の底面へのイオン・インプラにより前記電荷転送層を形成し、
前記電荷転送層の形成後かつ前記ゲート電極の形成前に、前記凹部の底面へのイオン・インプラにより、第２導電型の暗電流抑制層を形成する工程を更に含む
上記（１１）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１４）
前記電荷転送層を形成する工程では、前記フォトダイオードの形成後かつ前記凹部の形成前に、前記半導体基板内の選択的な領域にイオン・インプラを行うことにより前記電荷転送層を形成する
上記（１１）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１５）
半導体基板と、
前記半導体基板内に形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板内に少なくとも一部が埋設されたゲート電極を有し、前記ゲート電極を介して前記フォトダイオードから信号電荷を読み出すためのトランジスタと、
前記ゲート電極と前記フォトダイオードとの間に設けられた電荷転送層と
を備えた固体撮像装置を有する電子機器。
【符号の説明】
【００７２】
１…固体撮像装置、１１Ａ，１１Ｂ…フォトダイオード、２１…半導体基板、１２…ＦＤ、１３…電荷転送層、１３ａ…暗電流抑制層、１４…ゲート電極、Ｔｒ…縦型トランジスタ、Ｈ…凹部、Ｓｂ…底面、Ｓ１…回路形成面、Ｓ２…受光面。
【図１】
2014225560.tif 000003
【図２Ａ】
2014225560.tif 000004
【図２Ｂ】
2014225560.tif 000005
【図２Ｃ】
2014225560.tif 000006
【図２Ｄ】
2014225560.tif 000007
【図２Ｅ】
2014225560.tif 000008
【図３Ａ】
2014225560.tif 000009
【図３Ｂ】
2014225560.tif 000010
【図３Ｃ】
2014225560.tif 000011
【図４Ａ】
2014225560.tif 000012
【図４Ｂ】
2014225560.tif 000013
【図５】
2014225560.tif 000014
【図６】
2014225560.tif 000015
【図７】
2014225560.tif 000016
【図８Ａ】
2014225560.tif 000017
【図８Ｂ】
2014225560.tif 000018
【図８Ｃ】
2014225560.tif 000019
【図９Ａ】
2014225560.tif 000020
【図９Ｂ】
2014225560.tif 000021
【図１０Ａ】
2014225560.tif 000022
【図１０Ｂ】
2014225560.tif 000023
【図１１】
2014225560.tif 000024
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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