(57)【要約】  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。  第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層上に形成された第１導電型柱状半導体層と、第１導電型柱状半導体層の上部に形成された、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、第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔を置いて第２導電型光電変換領域の表面に形成された第１導電型の高濃度不純物領域とを備え、第１導電型柱状半導体層の側面にはゲート絶縁膜を介して転送電極が形成され、転送電極の下方に第２導電型ＣＣＤチャネル領域が形成され、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読み出しチャネルが形成されていることを特徴とする固体撮像素子を提供する。
2009081497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体層上に形成された第１導電型柱状半導体層と、
前記第１導電型柱状半導体層の上部に形成された、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導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔を置いて前記第２導電型光電変換領域の表面に形成された第１導電型の高濃度不純物領域と、
を備え、
前記第１導電型柱状半導体層の側面にはゲート絶縁膜を介して転送電極が形成され、
前記転送電極の下方に第２導電型ＣＣＤチャネル領域が形成され、
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が形成されてい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導電型柱状半導体層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導電型柱状半導体層の側面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、隣り合う前記第１導電型柱状半導体層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柱状半導体層列の間の各々において、該隣り合う第１導電型柱状半導体層列の各柱状半導体層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、隣り合う柱状半導体層行の間の各々において、該隣り合う柱状半導体層行の各柱状半導体層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１導電型半導体層、該第１導電型半導体層上の第１導電型柱状半導体層、該第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び該第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第２導電型光電変換領域の表面の第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導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程と、
前記第１導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域の上方に、前記第１導電型柱状半導体層の側面に前記ゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する工程と、
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】
前記第１導電型半導体層、該第１導電型半導体層上の第１導電型柱状半導体層、該第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び該第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程は、
前記第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層上に第２導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第２導電型の半導体層上に第１導電型の高濃度不純物半導体層を形成する工程と、
前記第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層、前記第２導電型の半導体層及び第１導電型の高濃度不純物半導体層を選択的にエッチングし、前記第１導電型半導体層、該第１導電型半導体層上の第１導電型柱状半導体層、該第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び該第２導電型光電変換領域の上面の第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導電型半導体層の表面、前記第２導電型光電変換領域の側面、及び前記第１導電型柱状半導体層の側面に酸化膜を形成する工程と、
前記第２導電型光電変換領域の側面表面に前記第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する際のマスク材を前記第１導電型柱状半導体層の側面に堆積する工程と、
前記第２導電型光電変換領域の側面表面に前記第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
固体撮像装置の製造方法であって、
第１導電型半導体層、該第１導電型半導体層上の複数の第１導電型柱状半導体層、該複数の第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び該第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第２導電型光電変換領域の表面の第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導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程と、
前記複数の第１導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第２導電型ＣＣＤチャネル領域の上方に、少なくとも前記複数の第１導電型柱状半導体層の側面に前記ゲート絶縁膜を介して形成される転送電極を含む複数の転送電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１導電型半導体層、該第１導電型半導体層上の複数の第１導電型柱状半導体層、該複数の第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び該第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程は、
前記第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層上に第２導電型の半導体層を形成する工程と、
前記第２導電型の半導体層上に第１導電型の高濃度不純物半導体層を形成する工程と、
前記第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層、前記第２導電型の半導体層及び第１導電型の高濃度不純物半導体層を選択的にエッチングし、前記第１導電型半導体層、該第１導電型半導体層上の複数の第１導電型柱状半導体層、該複数の第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び該第２導電型光電変換領域の上面の第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導電型半導体層の表面、前記第２導電型光電変換領域の側面、及び前記第１導電型柱状半導体層の側面に酸化膜を形成する工程と、
前記第２導電型光電変換領域の側面表面に前記第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する際のマスク材を前記複数の第１導電型柱状半導体層の間に堆積する工程と、
前記第２導電型光電変換領域の側面表面に前記第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程は、
前記複数の第１導電型柱状半導体層間の前記第１導電型半導体層表面に第２導電型不純物領域を形成し、該第２導電型不純物領域に、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し、少なくとも隣り合う前記第１導電型柱状半導体層列の間の各々において列方向に延び、互いに分離された第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程は、
前記複数の第１導電型柱状半導体層の側面及び第２導電型光電変換領域の側面に窒化膜を形成する工程と、
前記複数の第１導電型柱状半導体層間の前記第１導電型半導体層表面に第２導電型不純物領域を形成する工程と、
前記第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ためのマスク材を前記第２導電型不純物領域上に堆積する工程と、
前記第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前記第２導電型不純物領域に形成する工程と、
をさらに含み、
よって、少なくとも隣り合う前記第１導電型柱状半導体層列の間の各々において列方向に延び、互いに分離された第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記複数の第１導電型柱状半導体層の側面及び第２導電型光電変換領域の側面に窒化膜を形成する工程は、該工程の前の工程により形成された構造の表面に窒化膜を形成し、エッチバックすることにより、前記複数の第１導電型柱状半導体層の側面、前記第２導電型光電変換領域の側面及び該第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域の側面に窒化膜をサイドウォールスペーサ状に残存させるものであることを特徴とする請求項１３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。【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１０１０５６
【発明の開示】
【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、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】
本発明の第１の態様は、第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層上に形成された第１導電型柱状半導体層と、  第１導電型柱状半導体層の上部に形成された、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、第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔を置いて第２導電型光電変換領域の表面に形成された第１導電型の高濃度不純物領域とを備え、第１導電型柱状半導体層の側面にはゲート絶縁膜を介して転送電極が形成され、転送電極の下方に第２導電型ＣＣＤチャネル領域が形成され、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読み出しチャネルが形成されてい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】
本発明の第２の態様は、第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層上に形成された第１導電型柱状半導体層と、  第１導電型柱状半導体層の上部に形成された、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、第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔を置いて第２導電型光電変換領域の表面に形成された第１導電型の高濃度不純物領域とを備え、第１導電型柱状半導体層の側面にはゲート絶縁膜を介して転送電極が形成され、転送電極の下方に第２導電型ＣＣＤチャネル領域が形成され、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読み出しチャネルが形成されていることを特徴とする固体撮像素子が、行列状に配列された固体撮像装置を提供するものである。【００１２】
好ましくは、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導電型柱状半導体層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、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。【００１３】
さらに好ましくは、第１導電型柱状半導体層の側面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、隣り合う第１導電型柱状半導体層行の間の各々において行方向に延び、第２導電型ＣＣＤチャネル領域に沿って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ている。【００１４】
本発明の第３の態様は、第１導電型半導体層と、第１導電型半導体層上に形成された第１導電型柱状半導体層と、  第１導電型柱状半導体層の上部に形成された、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、第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔を置いて第２導電型光電変換領域の表面に形成された第１導電型の高濃度不純物領域とを備え、第１導電型柱状半導体層の側面にはゲート絶縁膜を介して転送電極が形成され、転送電極の下方に第２導電型ＣＣＤチャネル領域が形成され、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読み出しチャネルが形成されていることを特徴とする固体撮像素子が、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、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、且つ第１の固体撮像素子列に対して第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、第１の方向に所定量ずらして第２の間隔をおいて複数組配列された固体撮像装置を提供するものである。【００１５】
好ましくは、第２導電型ＣＣＤチャネル領域は、少なくとも隣り合う柱状半導体層列の間の各々において、隣り合う第１導電型柱状半導体層列の各柱状半導体層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、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。【００１６】
さらに好ましくは、転送電極は、隣り合う柱状半導体層行の間の各々において、隣り合う柱状半導体層行の各柱状半導体層の間を通過して行方向に延び、第２導電型ＣＣＤチャネル領域に沿って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ている。【００１７】
本発明の第４の態様は、第１導電型半導体層、第１導電型半導体層上の第１導電型柱状半導体層、第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、第１導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程と、第１導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、第２導電型ＣＣＤチャネル領域の上方に、第１導電型柱状半導体層の側面に前記ゲート絶縁膜を介して転送電極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を提供するものである。【００１８】
好ましくは、第１導電型半導体層、第１導電型半導体層上の第１導電型柱状半導体層、第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程は、第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層を形成する工程と、第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層上に第２導電型の半導体層を形成する工程と、第２導電型の半導体層上に第１導電型の高濃度不純物半導体層を形成する工程と、第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の高濃度不純物半導体層を選択的にエッチングし、第１導電型半導体層、第１導電型半導体層上の第１導電型柱状半導体層、第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び第２導電型光電変換領域の上面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、第１導電型半導体層の表面、第２導電型光電変換領域の側面、及び第１導電型柱状半導体層の側面に酸化膜を形成する工程と、第２導電型光電変換領域の側面表面に第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する際のマスク材を第１導電型柱状半導体層の側面に堆積する工程と、第２導電型光電変換領域の側面表面に第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する工程とをさらに含む。【００１９】
本発明の第５の態様は、第１導電型半導体層、第１導電型半導体層上の複数の第１導電型柱状半導体層、複数の第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、第１導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程と、複数の第１導電型柱状半導体層の側面にゲート絶縁膜を形成する工程と、第２導電型ＣＣＤチャネル領域の上方に、少なくとも複数の第１導電型柱状半導体層の側面に前記ゲート絶縁膜を介して転送電極を形成する工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法を提供するものである。【００２０】
好ましくは、第１導電型半導体層、第１導電型半導体層上の複数の第１導電型柱状半導体層、複数の第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び第１導電型柱状半導体層の上端と所定の間隔が置かれた該第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程は、第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層を形成する工程と、第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層上に第２導電型の半導体層を形成する工程と、第２導電型の半導体層上に第１導電型の高濃度不純物半導体層を形成する工程と、第１導電型半導体層よりも厚い第１導電型の半導体層、第２導電型の半導体層及び第１導電型の高濃度不純物半導体層を選択的にエッチングし、第１導電型半導体層、第１導電型半導体層上の複数の第１導電型柱状半導体層、複数の第１導電型柱状半導体層上部の第２導電型光電変換領域及び第２導電型光電変換領域の上面の第１導電型の高濃度不純物領域を形成する工程と、第１導電型半導体層の表面、第２導電型光電変換領域の側面、及び第１導電型柱状半導体層の側面に酸化膜を形成する工程と、第２導電型光電変換領域の側面表面に第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する際のマスク材を複数の第１導電型柱状半導体層の間に堆積する工程と、第２導電型光電変換領域の側面表面に第１導電型の高濃度不純物領域をイオン注入により作成する工程とをさらに含む。【００２１】
好ましくは、第１導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程は、複数の第１導電型柱状半導体層間の第１導電型半導体層表面に第２導電型不純物領域を形成し、第２導電型不純物領域に、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し、少なくとも隣り合う第１導電型柱状半導体層列の間の各々において列方向に延び、互いに分離された第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程である。【００２２】
好ましくは、第１導電型半導体層表面に第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する工程は、複数の第１導電型柱状半導体層の側面及び第２導電型光電変換領域の側面に窒化膜を形成する工程と、複数の第１導電型柱状半導体層間の前記第１導電型半導体層表面に第２導電型不純物領域を形成する工程と、第１導電型の高濃度不純物からなる素子分離領域を形成するためのマスク材を前記第２導電型不純物領域上に堆積する工程と、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第２導電型不純物領域に形成する工程とをさらに含み、よって、少なくとも隣り合う第１導電型柱状半導体層列の間の各々において列方向に延び、互いに分離された第２導電型ＣＣＤチャネル領域を形成する。【００２３】
さらに好ましくは、複数の第１導電型柱状半導体層の側面及び第２導電型光電変換領域の側面に窒化膜を形成する工程は、該工程の前の工程により形成された構造の表面に窒化膜を形成し、エッチバックすることにより、複数の第１導電型柱状半導体層の側面、第２導電型光電変換領域の側面及び第２導電型光電変換領域の表面の第１導電型の高濃度不純物領域の側面に窒化膜をサイドウォールスペーサ状に残存させるものである。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。【００２６】
本発明の第１の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子一個の鳥瞰図及び平面図をそれぞれ、図２及び図３に示す。また、図４は図３のＸ1−Ｘ1’断面図、図５は図３のＹ1−Ｙ1’断面図である。【００２７】
ｎ型基板１１１上にはｐ型ウェル領域１１２が形成され、ｐ型ウェル領域１１２上にはｐ型の柱状半導体層１３１がさらに形成されている。ｐ型の柱状半導体層１３１の上部には、受光により電荷量が変化するｎ型光電変換領域１１３が形成され、さらにそのｎ型光電変換領域１１３の表面にはｐ型柱状半導体層１３１の上端と所定の間隔を置いてｐ＋型領域１１４が形成されている。ｐ＋型領域１１４と、ｎ型光電変換領域１１３とで、受光部（フォトダイオード）１３０が形成される。また、ｐ型の柱状半導体層１３１の側面には、ゲート絶縁膜１３３を介して転送電極１１８、１１９が形成されている。転送電極１１８、１１９の下方には、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１１６が形成されている。ｐ型柱状半導体層の上部のｎ型光電変換領域１１３とｎ型ＣＣＤチャネル領域１１６に挟まれた領域には、読み出しチャネル１３２が形成されている。また、素子を分離するように、転送電極１１８、１１９の下方にはｐ＋型素子分離領域１１５が形成される。ｐ＋型領域１１４には、金属遮蔽膜１２０が接続される。層間絶縁膜として、酸化膜１２１が形成される。【００２８】
転送電極１１８又は１１９に読み出し信号が印加されると、フォトダイオード１３０に蓄積された信号電荷が読み出しチャネル１３２を介してｎ型ＣＣＤチャネル領域１１６に読み出される。また、読み出された信号電荷は、転送電極１１８、１１９によって垂直（Ｙ1−Ｙ1’）方向に転送される。【００２９】
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鳥瞰図及び平面図をそれぞれ、図６及び図７に示す。【００３０】
図６及び図７において、半導体基板上に、ｐ＋型領域１５３、１５５、１５７を有するフォトダイオード(ＰＤ)１４７、１４９、１５１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１５４、１５６、１５８を有するフォトダイオード(ＰＤ)１４８、１５０、１５２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、フォトダイオード１４７、１４９、１５１、１４８、１５０、１５２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。【００３１】
隣接して配列された第１の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層と第２の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層との間には、フォトダイオード１４７、１４９、１５１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１６０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１５９、１６１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ｐ型の柱状半導体層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１６２、１６３が設けられている。本実施形態においては、p＋型素子分離領域１６２、１６３は、第１及び第２の固体撮像素子列の軸、並びにｐ型の柱状半導体層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ていればよく、例えば、p＋型素子分離領域１６２、１６３を図７の配置からＸ2方向にずらして配置することもできる。【００３２】
フォトダイオード１５１、１５２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ｐ型の柱状半導体層と、フォトダイオード１４９、１５０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ｐ型の柱状半導体層との間には、フォトダイオードからｎ型ＣＣＤチャネル領域１５９、１６０、１６１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１４６、１４５、１４４が設けられている。また、フォトダイオード１４９、１５０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ｐ型の柱状半導体層と、フォトダイオード１４７、１４８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ｐ型の柱状半導体層との間には、転送電極１４３、１４２、１４１が設けられている。転送電極１４３に読み出し信号が印加されると、フォトダイオード１４９、１５０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１６０、１６１に読み出される。転送電極は、行列状に配列されたｐ型の柱状半導体層の間を水平方向に延びている。【００３３】
なお、フォトダイオード１４７は、ｐ＋型領域１５３とｎ型光電変換領域１６６からなり、また、フォトダイオード１４８は、ｐ＋型領域１５４とｎ型光電変換領域１６７からなる。【００３４】
図８は、図７のＸ2−Ｘ2’断面図であり、図９は、図７のＹ2−Ｙ2’断面図である。【００３５】
図７における二行一列目の固体撮像素子について説明する。ｎ型基板１６４上にはｐ型ウェル領域１６５が形成され、ｐ型ウェル領域１６５上にはｐ型の柱状半導体層１８１がさらに形成されている。ｐ型の柱状半導体層１８１の上部には、受光により電荷量が変化するｎ型光電変換領域１６８が形成され、さらにそのｎ型光電変換領域１６８の表面にはｐ型の柱状半導体層１８１の上端と所定の間隔を置いてｐ＋型領域１５５が形成されている。ｐ＋型領域１５５とｎ型光電変換領域１６８とで、フォトダイオード１４９が形成されている。また、ｐ型の柱状半導体層の側面には、ゲート絶縁膜１８５を介して転送電極１４３、１４４が形成されている。転送電極１４３、１４４の下方には、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１６０が形成されている。ｐ型柱状半導体層１８１の上部のｎ型光電変換領域１６８とｎ型ＣＣＤチャネル領域１６０に挟まれた領域には、読み出しチャネル１８２が形成されている。【００３６】
続いて、図７における二行二列目の固体撮像素子について説明する。ｎ型基板１６４上にはｐ型ウェル領域１６５が形成され、ｐ型ウェル領域１６５上にはｐ型の柱状半導体層１８３がさらに形成されている。ｐ型の柱状半導体層１８３の上部には、受光により電荷量が変化するｎ型光電変換領域１６９が形成され、さらにそのｎ型光電変換領域１６９の表面にはｐ型の柱状半導体層１８３の上端と所定の間隔を置いてｐ＋型領域１５６が形成されている。ｐ＋型領域１５６とｎ型光電変換領域１６９とで、受光部（フォトダイオード）１５０が形成される。また、ｐ型の柱状半導体層１８３の側面には、ゲート絶縁膜１８６を介して転送電極１４３、１４４が形成されている。転送電極１４３、１４４の下方には、ｎ型ＣＣＤチャネル領域１６１が形成されている。ｐ型柱状半導体層１８３の上部のｎ型光電変換領域１６９とｎ型ＣＣＤチャネル領域１６１に挟まれた領域には、読み出しチャネル１８４が形成されている。【００３７】
ｐ＋型領域１５５、１５６、１５３、１５７には、金属遮蔽膜１７０が接続される。各素子間には、層間絶縁膜として、酸化膜１８０が形成される。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１６２、１６３が設けられている。本実施形態においては、p＋型素子分離領域１６２、１６３は、第１及び第２の固体撮像素子列の軸、並びにｐ型の柱状半導体層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ていればよく、例えば、p＋型素子分離領域１６２、１６３を図７の配置からＸ2方向にずらして配置することもできる。なお、フォトダイオード１５１は、ｐ＋型領域１５７と、ｎ型光電変換領域１７２からなる。【００３８】
上述のように、隣り合う固体撮像素子行のｐ型の柱状半導体層の間には、隣り合う固体撮像素子行のｐ型の柱状半導体層の間を通過するように行方向に延びた転送電極１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６が設けられ、それらは所定間隔離間して配置されている。ｐ型の柱状半導体層に隣接する転送電極１４１、１４３、１４４、１４６は、ゲート酸化膜を介してｐ型の柱状半導体層の側面に形成されている。転送電極１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６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。【００３９】
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１０、図１１、図１２、図１３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鳥瞰図及び平面図をそれぞれ図１０及び図１１に示す。【００４０】
図１０及び図１１において、半導体基板上に、ｐ＋型領域２２８、２２３を有するフォトダイオード(ＰＤ)２３６、２３１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２２６、２２１を有するフォトダイオード２３４、２３９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２２９、２２４を有するフォトダイオード２３７、２３２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）。同様に、第３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２２７、２２２を有するフォトダイオード２３５、２４０を有する固体撮像素子が第１の固体撮像素子列と同じ間隔で垂直方向に配列し、且つ第３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（第４の固体撮像素子列）、第４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２３０、２２５を有するフォトダイオード２３８、２３３を有する固体撮像素子が第１の固体撮像素子列と同じ間隔で垂直方向に配列し、且つ第４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５の固体撮像素子列）。すなわち、フォトダイオード２３６、２３１、２３４、２３９、２３７、２３２、２３５、２４０、２３８、２３３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。【００４１】
隣接して配列された第１の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層と第２の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層との間には、フォトダイオード２３６、２３１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２０７が設けられている。同様に、第２の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層と第３の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層との間、第３の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層と第４の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層との間、及び第４の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層と第５の固体撮像素子列のｐ型の柱状半導体層との間にはそれぞれ、フォトダイオード２３４、２３９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２０８、フォトダイオード２３７、２３２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２０９、フォトダイオード２３５、２４０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２１０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ｐ型の柱状半導体層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２１３、２１４、２１５、２１６が設けられている。本実施形態においては、p＋型素子分離領域２１３、２１４、２１５、２１６は、第１〜５の固体撮像素子列の軸並びにｐ型の柱状半導体層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ていればよく、例えば、p＋型素子分離領域２１３、２１４、２１５、２１６を図１１の配置からＸ3方向にずらして配置することができる。【００４２】
フォトダイオード２３６、２３７、２３８を有する固体撮像素子を水平（Ｘ3−Ｘ3’）方向（行方向）に配列した第１の固体撮像素子行のｐ型の柱状半導体層とフォトダイオード２３４、２３５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ｐ型の柱状半導体層との間には、転送電極２０６、２０５が設けられている。同様に、フォトダイオード２３４、２３５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ｐ型の柱状半導体層とフォトダイオード２３１、２３２、２３３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ｐ型の柱状半導体層との間、及びフォトダイオード２３１、２３２、２３３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ｐ型の柱状半導体層とフォトダイオード２３９、２４０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ｐ型の柱状半導体層との間にはそれぞれ、転送電極２０４、２０３、及び転送電極２０２、２０１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ｐ型の柱状半導体層の間を蛇行しながら水平方向に延びている。【００４３】
なお、フォトダイオード２３９は、ｐ＋型領域２２１とn型光電変換領域２１７からなり、また、フォトダイオード２４０は、ｐ＋型領域２２２とｎ型光電変換領域２１８からなる。【００４４】
図１２は、図１１のX3-X3’断面図であり、図１３は、図１１のY3-Y3’断面図である。【００４５】
図１１における二行一列目の固体撮像素子について説明する。ｎ型基板２１１上にはｐ型ウェル領域２１２が形成され、ｐ型ウェル領域２１２上にはｐ型の柱状半導体層２５１がさらに形成されている。ｐ型の柱状半導体層２５１の上部には、受光により電荷量が変化するｎ型光電変換領域２４２が形成され、さらにそのｎ型光電変換領域２４２の表面には頁型の柱状半導体層２５１の上端から所定の間隔を置いてｐ＋型領域２２６が形成されている。また、ｐ型の柱状半導体層２５１の側面には、ゲート絶縁膜２５５を介して転送電極２０４、２０５が形成されている。転送電極２０４、２０５の下方には、ｎ型ＣＣＤチャネル領域２０８が形成されている。ｐ型柱状半導体層２５１の上部のｎ型光電変換領域２４２とｎ型ＣＣＤチャネル領域２０８に挟まれた領域には、読み出しチャネル２５２が形成されている。【００４６】
続いて、図１１における二行四列目の固体撮像素子について説明する。ｎ型基板２１１上にはｐ型ウェル領域２１２が形成され、ｐ型ウェル領域２１２上にはｐ型の柱状半導体層２５３がさらに形成されている。ｐ型の柱状半導体層２５３の上部には、受光により電荷量が変化するｎ型光電変換領域２４３が形成され、さらにそのｎ型光電変換領域２４３の表面にはｐ型の柱状半導体層の上端から所定の間隔を置いてｐ＋型領域２２７が形成されている。また、ｐ型の柱状半導体層２５３の側面には、ゲート絶縁膜２５６を介して転送電極２０４、２０５が形成されている。転送電極２０４、２０５の下方には、ｎ型ＣＣＤチャネル領域２１０が形成されている。ｐ型柱状半導体層２５３の上部のｎ型光電変換領域２４３とｎ型ＣＣＤチャネル領域２１０に挟まれた領域には、読み出しチャネル２５４が形成されている。【００４７】
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２１３、２１４、２１５、２１６が設けられている。本実施形態においては、p＋型素子分離領域２１３、２１４、２１５、２１６は、第１〜５の固体撮像素子列の軸、並びにｐ型の柱状半導体層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ていればよく、例えば、p＋型素子分離領域２１３、２１４、２１５、２１６を図１１の配置からＸ3方向ずらして配置することもできる。【００４８】
上述のように、隣り合う固体撮像素子行のｐ型の柱状半導体層の間には、隣り合う固体撮像素子行のｐ型の柱状半導体層の間を通過するように行方向に延びた転送電極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６が設けられている。転送電極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６は、ゲート酸化膜を介してｐ型の柱状半導体層の側面に形成され、所定間隔離間して配置されている。転送電極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６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。【００４９】
転送電極２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６の表面は、酸化膜（平坦化膜）２５０により覆われ、この酸化膜上には、金属遮蔽膜２４１が形成されている。金属遮蔽膜２４１は、フォトダイオード毎に、受光部であるｐ＋型領域に受光される光を透過させる光透過部として円状の開口部を有している。【００５０】
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。【００５１】
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１４〜図３０を参照して説明する。【００５２】
図１４〜図３０は、その（ａ）、（ｂ）がそれぞれ図７のＸ2−Ｘ2’、Ｙ2−Ｙ2’断面に対応する。【００５３】
シリコンｎ型基板１６４上にｐ型ウェル領域１６５を形成し、その上部にｎ型領域３０１を形成し、ｐ＋型領域３０２を形成する（図１４（ａ）、（ｂ））。【００５４】
次に、酸化膜を堆積し、エッチングを行い、酸化膜マスク３０３、３０４、３０５、３０６を形成する（図１５（ａ）、（ｂ））。【００５５】
シリコンをエッチングし、柱状半導体１８１、１８３、３０７、３０８を形成する（図１６（ａ）、（ｂ））。【００５６】
イオン注入時のイオンチャネリング防止のため、酸化膜３０９を形成する（図１７（ａ）、（ｂ））。【００５７】
イオン注入時のマスクとするため、ポリシリコン３１０を堆積し、平坦化し、エッチバックする（図１８（ａ）、（ｂ））。マスク材としては、レジスト等他の材料を用いることもできる。【００５８】
イオン注入を行い、ｐ＋型領域１５５、１５６、１５３、１５７を形成する（図１９（ａ）、（ｂ））。【００５９】
ポリシリコンをエッチングし、除去する（図２０（ａ）、（ｂ））。【００６０】
イオン注入時のマスクとするため、窒化膜を堆積し、エッチバックし、柱状半導体側壁に、サイドウォールスペーサ３１１、３１２、３１３、３１４状に残存させる（図２１（ａ）、（ｂ））。【００６１】
後に、ｎ型ＣＣＤチャネル領域となるｎ型領域３１５を形成する（図２２（ａ）、（ｂ））。【００６２】
ｐ＋型素子分離領域を形成するためのマスク材であるレジスト３１６、３１７、３１８を形成する（図２３（ａ）、（ｂ））。【００６３】
イオン注入を行い、ｐ＋型素子分離領域１６２、１６３を形成する（図２４（ａ）、（ｂ））。【００６４】
レジストを剥離し、窒化膜を剥離し、酸化膜を剥離する（図２５（ａ）、（ｂ））。【００６５】
ゲート酸化を行い、ゲート酸化膜３１９を形成し、ポリシリコン３２０を堆積し、平坦化し、エッチバックする（図２６（ａ）、（ｂ））。【００６６】
転送電極を形成するためのレジスト３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６を形成する（図２７（ａ）、（ｂ））。【００６７】
ポリシリコンをエッチングし、転送電極１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６を形成する（図２８（ａ）、（ｂ））。【００６８】
レジストを剥離し、酸化膜１８０を堆積し、平坦化し、エッチバックする（図２９（ａ）、（ｂ））。【００６９】
金属遮蔽膜１７０を堆積し、平坦化し、エッチバックする（図３０（ａ）、（ｂ））。【００７０】
上記実施形態においては、半導体層をエッチングすることにより柱状半導体層を形成したが、他の方法、例えばエピタキシャル成長により柱状半導体層を形成することもできる。【００７１】
以上の実施形態においては、固体撮像素子及び固体撮像装置の柱状半導体層は、ｎ型基板上に形成されたｐ型ウェル領域上に形成されたが、これに限られず、例えば、基板上に形成された絶縁膜上のシリコン層上（例えば、ＳＯＩ基板上）に形成されたものとすることもできる。【００７２】
また、以上の実施形態において、ｐ型の柱状半導体層の上部に形成されたｎ型光電変換領域はｐ型の柱状半導体層と同じ径の柱状であったが、それ以外の適切な任意の形状とすることもできる。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【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固体撮像素子一個の鳥瞰図
【図３】この発明に係るＣＣＤ固体撮像素子一個の平面図
【図４】図３のＸ1−Ｘ1’断面図
【図５】図３のＹ1−Ｙ1’断面図
【図６】行列状に配置されたＣＣＤ固体撮像素子の鳥瞰図
【図７】行列状に配置されたＣＣＤ固体撮像素子の平面図
【図８】図７のＸ2−Ｘ2’断面図
【図９】図７のＹ2−Ｙ2’断面図
【図１０】ハニカム状に配置されたＣＣＤ固体撮像素子の鳥瞰図
【図１１】ハニカム状に配置されたＣＣＤ固体撮像素子の平面図
【図１２】図１１のＸ3−Ｘ3’断面図
【図１３】図１１のＹ3−Ｙ3’断面図
【図１４（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図１４（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図１５（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図１５（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図１６（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図１６（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図１７（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図１７（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図１８（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図１８（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図１９（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図１９（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２０（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２０（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２１（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２１（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２２（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２２（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２３（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２３（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２４（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２４（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２５（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２５（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２６（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２６（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２７（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２７（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２８（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２８（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図２９（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図２９（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【図３０（ａ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＸ2−Ｘ2'断面工程図
【図３０（ｂ）】この発明に係る固体撮像素子の製造例を示すＹ2−Ｙ2'断面工程図
【符号の説明】
【００７７】
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
１１１．ｎ型基板
１１２．ｐ型ウェル領域
１１３．ｎ型光電変換領域
１１４．ｐ＋型領域
１１６．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１１５．ｐ＋型素子分離領域
１１８．転送電極
１１９．転送電極
１２０．金属遮蔽膜
１２１．酸化膜
１３０．受光部（フォトダイオード）
１３１．柱状半導体層
１３２．読み出しチャネル
１３３．ゲート絶縁膜
１４１．転送電極
１４２．転送電極
１４３．転送電極
１４４．転送電極
１４５．転送電極
１４６．転送電極
１４７．フォトダイオード（ＰＤ）
１４８．フォトダイオード（ＰＤ）
１４９．フォトダイオード（ＰＤ）
１５０．フォトダイオード（ＰＤ）
１５１．フォトダイオード（ＰＤ）
１５２．フォトダイオード（ＰＤ）
１５３．ｐ＋型領域
１５４．ｐ＋型領域
１５５．ｐ＋型領域
１５６．ｐ＋型領域
１５７．ｐ＋型領域
１５８．ｐ＋型領域
１５９．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１６０．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１６１．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
１６２．ｐ＋型素子分離領域
１６３．ｐ＋型素子分離領域
１６４．ｎ型基板
１６５．ｐ型ウェル領域
１６６．ｎ型光電変換領域
１６７．ｎ型光電変換領域
１６８．ｎ型光電変換領域
１６９．ｎ型光電変換領域
１７０．金属遮蔽膜
１７２．ｎ型光電変換領域
１８０．酸化膜
１８１．柱状半導体層
１８２．読み出しチャネル
１８３．柱状半導体層
１８４．読み出しチャネル
１８５．ゲート絶縁膜
１８６．ゲート絶縁膜
２０１．転送電極
２０２．転送電極
２０３．転送電極
２０４．転送電極
２０５．転送電極
２０６．転送電極
２０７．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
２０８．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
２０９．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
２１０．ｎ型ＣＣＤチャネル領域
２１１．ｎ型基板
２１２．ｐ型ウェル領域
２１３．ｐ＋型素子分離領域
２１４．ｐ＋型素子分離領域
２１５．ｐ＋型素子分離領域
２１６．ｐ＋型素子分離領域
２１７．ｎ型光電変換領域
２１８．ｎ型光電変換領域
２２１．ｐ＋型領域
２２２．ｐ＋型領域
２２３．ｐ＋型領域
２２４．ｐ＋型領域
２２５．ｐ＋型領域
２２６．ｐ＋型領域
２２７．ｐ＋型領域
２２８．ｐ＋型領域
２２９．ｐ＋型領域
２３０．ｐ＋型領域
２３１．フォトダイオード（ＰＤ）
２３２．フォトダイオード（ＰＤ）
２３３．フォトダイオード（ＰＤ）
２３４．フォトダイオード（ＰＤ）
２３５．フォトダイオード（ＰＤ）
２３６．フォトダイオード（ＰＤ）
２３７．フォトダイオード（ＰＤ）
２３８．フォトダイオード（ＰＤ）
２３９．フォトダイオード（ＰＤ）
２４０．フォトダイオード（ＰＤ）
２４１．金属遮蔽膜
２４２．ｎ型光電変換領域
２４３．ｎ型光電変換領域
２５０．酸化膜
２５１．柱状半導体層
２５２．読み出しチャネル
２５３．柱状半導体層
２５４．読み出しチャネル
２５５．ゲート絶縁膜
２５６．ゲート絶縁膜
３０１．ｎ型領域
３０２．ｐ＋型領域
３０３．酸化膜マスク
３０４．酸化膜マスク
３０５．酸化膜マスク
３０６．酸化膜マスク
３０７．柱状半導体
３０８．柱状半導体
３０９．酸化膜
３１０．ポリシリコン
３１１．サイドウォールスペーサ
３１２．サイドウォールスペーサ
３１３．サイドウォールスペーサ
３１４．サイドウォールスペーサ
３１５．ｎ型領域
３１６．レジスト
３１７．レジスト
３１８．レジスト
３１９．ゲート酸化膜
３２０．ポリシリコン
３２１．レジスト
３２２．レジスト
３２３．レジスト
３２４．レジスト
３２５．レジスト
３２６．レジスト
【図１】
2009081497.tif 000003
【図２】
2009081497.tif 000004
【図３】
2009081497.tif 000005
【図４】
2009081497.tif 000006
【図５】
2009081497.tif 000007
【図６】
2009081497.tif 000008
【図７】
2009081497.tif 000009
【図８】
2009081497.tif 000010
【図９】
2009081497.tif 000011
【図１０】
2009081497.tif 000012
【図１１】
2009081497.tif 000013
【図１２】
2009081497.tif 000014
【図１３】
2009081497.tif 000015
【図１４（ａ）】
2009081497.tif 000016
【図１４（ｂ）】
2009081497.tif 000017
【図１５（ａ）】
2009081497.tif 000018
【図１５（ｂ）】
2009081497.tif 000019
【図１６（ａ）】
2009081497.tif 000020
【図１６（ｂ）】
2009081497.tif 000021
【図１７（ａ）】
2009081497.tif 000022
【図１７（ｂ）】
2009081497.tif 000023
【図１８（ａ）】
2009081497.tif 000024
【図１８（ｂ）】
2009081497.tif 000025
【図１９（ａ）】
2009081497.tif 000026
【図１９（ｂ）】
2009081497.tif 000027
【図２０（ａ）】
2009081497.tif 000028
【図２０（ｂ）】
2009081497.tif 000029
【図２１（ａ）】
2009081497.tif 000030
【図２１（ｂ）】
2009081497.tif 000031
【図２２（ａ）】
2009081497.tif 000032
【図２２（ｂ）】
2009081497.tif 000033
【図２３（ａ）】
2009081497.tif 000034
【図２３（ｂ）】
2009081497.tif 000035
【図２４（ａ）】
2009081497.tif 000036
【図２４（ｂ）】
2009081497.tif 000037
【図２５（ａ）】
2009081497.tif 000038
【図２５（ｂ）】
2009081497.tif 000039
【図２６（ａ）】
2009081497.tif 000040
【図２６（ｂ）】
2009081497.tif 000041
【図２７（ａ）】
2009081497.tif 000042
【図２７（ｂ）】
2009081497.tif 000043
【図２８（ａ）】
2009081497.tif 000044
【図２８（ｂ）】
2009081497.tif 000045
【図２９（ａ）】
2009081497.tif 000046
【図２９（ｂ）】
2009081497.tif 000047
【図３０（ａ）】
2009081497.tif 000048
【図３０（ｂ）】
2009081497.tif 000049
【国際調査報告】
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2009081497.tif 000051