(57)【要約】【課題】  単位画素の光電変換効率を向上させることができる固体撮像装置及びその製造方法を提供する【解決手段】  光電変換部となるフォトダイオードＰＤの形成工程において、イオン注入によりフォトダイオードＰＤの電荷蓄積領域１７を形成した後、熱拡散により電荷蓄積領域１７を素子分離膜１３の下方に延在し、かつ拡散層１４に当接または近接するように形成する。これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大できる。【選択図】        図２
2006190769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を２次元配列してなる固体撮像装置であって、
前記ウェル領域の表面で前記電荷蓄積領域の周囲に沿って形成され前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜と、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むように、前記素子分離膜より狭い幅で形成され前記画素同士間を電気的に分離する拡散層とを備え、
前記電荷蓄積領域は、前記素子分離膜の下方に延在し、かつ前記拡散層に当接または近接するように形成されている、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換部は、前記電荷蓄積領域上に積層された正孔蓄積層を有することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に２次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程と、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ウェル領域に前記素子分離膜及び前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、
前記光電変換部形成工程は、
前記電荷蓄積領域を形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行うイオン注入工程と、
前記イオン注入工程により前記ウェル領域に注入された不純物を熱拡散して、前記電荷蓄積領域を前記素子分離膜の下方に延在し、かつ前記拡散層に当接または近接するように形成する熱拡散工程を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に２次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程と、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ウェル領域に前記素子分離膜及び前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、
前記光電変換部形成工程は、
前記光電変換部の電荷蓄積領域を形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行う第１のイオン注入工程と、
前記第１イオン注入工程の後に、前記素子分離膜で囲まれた前記電荷蓄積領域に対応する前記ウェル領域の表面をマスキングするマスク工程と、
前記マスキング後に、前記電荷蓄積領域の外周領域に前記第１のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を前記素子分離膜を通して行うことにより電荷蓄積拡張部を前記拡散層に当接または近接するように形成する第２のイオン注入工程とを含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に２次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ウェル領域に前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、
前記光電変換部形成工程は、
前記電荷蓄積領域を前記拡散層に当接または近接するように形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行うイオン注入工程を含み、
前記イオン注入工程の後に、前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記光電変換部は、前記電荷蓄積領域上に積層された正孔蓄積層を有することを特徴とする請求項３，４，５の何れか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、単位画素の光電変換効率を向上させる固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置では、単位画素の開口率を大きくしたり、マイクロレンズの集光効率を向上させることで、単位画素の光電変換効率を向上させている。
ところで、近年の固体撮像装置においては、ますます多画素化が進み、これに伴い、単位画素の面積が小さくなり、さらなる光電変換効率の向上が望まれている。このため、例えばフォトダイオードの場合には、ＰＮ接合のそれぞれの不純物領域の不純物濃度を高め、光電変換効率を向上させている（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】米本和也著ＣＱ出版社「ＣＣＤ／ＣＭＯＳイメージ・センサの基礎と応用」第９２頁〜第９４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の固体撮像装置及びその製造方法では、光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くすると、白点等の欠陥画素が多発するといった問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、単位画素の光電変換効率を向上させることができる固体撮像装置及びその製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を２次元配列してなる固体撮像装置であって、前記ウェル領域の表面で前記電荷蓄積領域の周囲に沿って形成され前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜と、前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むように、前記素子分離膜より狭い幅で形成され前記画素同士間を電気的に分離する拡散層とを備え、前記電荷蓄積領域は、前記素子分離膜の下方に延在し、かつ前記拡散層に当接または近接するように形成されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に２次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程と、前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、前記ウェル領域に前記素子分離膜及び前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、前記光電変換部形成工程は、前記電荷蓄積領域を形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行うイオン注入工程と、前記イオン注入工程により前記ウェル領域に注入された不純物を熱拡散して、前記電荷蓄積領域を前記素子分離膜の下方に延在し、かつ前記拡散層に当接または近接するように形成する熱拡散工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に２次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程と、前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、前記ウェル領域に前記素子分離膜及び前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、前記光電変換部形成工程は、前記光電変換部の電荷蓄積領域を形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行う第１のイオン注入工程と、前記第１イオン注入工程の後に、前記素子分離膜で囲まれた前記電荷蓄積領域に対応する前記ウェル領域の表面をマスキングするマスク工程と、前記マスキング後に、前記電荷蓄積領域の外周領域に前記第１のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を前記素子分離膜を通して行うことにより電荷蓄積拡張部を前記拡散層に当接または近接するように形成する第２のイオン注入工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に２次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、前記ウェル領域に前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、前記光電変換部形成工程は、前記電荷蓄積領域を前記拡散層に当接または近接するように形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行うイオン注入工程を含み、前記イオン注入工程の後に、前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる固体撮像装置によれば、光電変換部の電荷蓄積領域を、素子分離膜の下方に延在し、かつ拡散層に当接または近接するように形成したので、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制できる。
【００１０】
本発明にかかる固体撮像装置の製造方法によれば、光電変換部の形成工程において、イオン注入により光電変換部の電荷蓄積領域を形成した後、熱拡散により電荷蓄積領域を素子分離膜の下方に延在し、かつ拡散層に当接または近接するように形成したので、素子分離膜の下にも電荷蓄積領域を容易に形成することができ、これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制できる。
【００１１】
本発明にかかる固体撮像装置の製造方法によれば、光電変換部の形成工程において、第１のイオン注入により光電変換部の電荷蓄積領域を形成した後、素子分離膜で囲まれた電荷蓄積領域に対応する半導体基板の表面領域をマスキングし、この状態で、電荷蓄積領域の外周領域に第１のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を行うことにより電荷蓄積拡張部を拡散層に当接または近接するように形成したので、素子分離膜の下にも電荷蓄積領域を容易に形成することができ、これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制できる。
【００１２】
本発明にかかる固体撮像装置の製造方法によれば、光電変換部の形成工程において、素子分離膜成形工程の前に、イオン注入により光電変換部の電荷蓄積領域を形成し、この電荷蓄積領域の形成後に素子分離膜を形成するようにしたので、素子分離膜の下にも電荷蓄積領域を容易に形成することができ、これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本実施の形態による固体撮像装置の特徴は、光電変換部の電荷蓄積領域を、素子分離膜の下に延在するように伸張し、かつ拡散層に当接または近接するように形成することにあり、好ましくは、イオン注入により光電変換部の電荷蓄積領域を形成した後に、熱拡散により電荷蓄積領域を素子分離膜の下方に延在させ、または、第１のイオン注入により光電変換部の電荷蓄積領域を形成した後に、素子分離膜で囲まれた電荷蓄積領域に対応するウェル領域の表面をマスキングした状態で、電荷蓄積領域の外周領域に第１のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を行うことにより電荷蓄積拡張領域を形成し、または、素子分離膜成形工程の前に、イオン注入により光電変換部の電荷蓄積領域を形成する。
この構成により、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることが可能になる。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の固体撮像装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。
図１は本実施例１にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図であり、図２は同じく本実施例１にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【００１５】
実施例１にかかる固体撮像装置１０は、第１導電型の半導体基板、例えばｎ型シリコン基板（特許請求の範囲の半導体基板に相当）１１に第２導電型、例えばｐ型の半導体ウェル領域（特許請求の範囲のウェル領域に相当）１２が形成され、このｐ型半導体ウェル領域１２には、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む複数個の画素２０（この画素２０は、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を取り出すための図示省略のトランジスタを含んで構成される）が２次元配列に形成されている。また、ｐ型半導体ウェル領域１２にはその表面に臨ませて、隣合う単位画素２０の間を互いに電気的に分離する素子分離膜１３が形成され、さらに、素子分離膜１３の下方に位置するｐ型半導体ウェル領域１２の箇所には電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして隣合う単位画素２０の間を互いに電気的に分離するｐ型の拡散層１４が形成されている。なお、１５はｐ型半導体ウェル領域１２の表面に形成した絶縁膜である。
【００１６】
フォトダイオードＰＤは、ｐ型半導体ウェル領域１２と、このｐ型半導体ウェル領域１２に形成された、信号電荷を蓄積する第１導電型のｎ型電荷蓄積領域１７とを備えている。さらに、本実施例では、フォトダイオードＰＤは、ｎ型電荷蓄積領域１７の表面に形成された第２導電型のｐ＋アキューミュレーション層１６を備えている。このようなフォトダイオードＰＤはＨＡＤ（Hole Accumulation Diode：正孔蓄積ダイオード）構造のセンサを構成している。
フォトダイオードＰＤにおいて、ｐ＋アキューミュレーション層１６は、界面準位による暗電流、白点の原因を抑制する働きをする。また、ｐ型拡散層１４は、隣合うフォトダイオードＰＤ間の深さ方向の分離機能をも兼ねている。
【００１７】
次に、固体撮像装置１０の製造方法について、図１及び図２を参照して説明する。
まず、図１に示すように、ｎ型シリコン基板１１にｐ型半導体ウェル領域１２を形成する。しかる後、ｐ型半導体ウェル領域１２上にホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む各画素２０を互いに分離する分離パターンをパターニングして、ｐ型拡散層１４を深さ方向に一回または複数回のイオン注入で形成する。この場合のイオン注入時のドーズ量は１×１０１２ｃｍ−２程度であり、ｐ型拡散層１４の幅ｄ１は、０．０５μｍから１０μｍ程度である。このようにｐ型拡散層１４の幅ｄ１を上記寸法に設定し、かつその加工線幅の許す限り細くして、素子分離膜１３の線幅寸法ｄ２より小さくすることにより、素子分離膜１３の下方でｐ型拡散層１４の内側であるｐ型半導体ウェル領域１２の箇所にｎ型電荷蓄積領域１７の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための拡張領域１８が生じるようになっている。
【００１８】
次いで、ホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む各画素２０の素子分離パターンをｐ型半導体ウェル領域１２の表面上にパターニングして、例えばＳｉＯ２からなる素子分離膜１３を形成する。しかる後、素子分離膜１３に形成された開口１３Ａを通してｐ型半導体ウェル領域１２に、例えばドーズ量が１×１０１２ｃｍ−２程度のイオンを注入することにより、開口１３Ａに対応する大きさの面積を有するｎ型電荷蓄積領域１７を形成する。その後、ｎ型電荷蓄積領域１７の表面に、例えば５×１０１７ｃｍ−３以上の高濃度のｐ型イオンを注入して拡散することにより、ｐ＋アキューミュレーション層１６を形成する。
【００１９】
次に、図１に示す構造の固体撮像装置１０を図示省略の熱拡散装置に入れて、所定の温度、例えば９００℃の雰囲気下で所定の時間、例えば１０分程度加熱することにより、ｎ型電荷蓄積領域１７の不純物をｐ型半導体ウェル領域１２中で熱拡散する。これにより、ｎ型電荷蓄積領域１７を、図２に示すように、フォトダイオードＰＤの深さ方向及びこれと直角な方向、少なくともフォトダイオードＰＤの深さ方向と直角な方向に拡大して、ｎ型電荷蓄積領域１７の外周部位が素子分離膜１３の下方でｐ型拡散層１４に当接または近接する状態に形成する。
【００２０】
上記実施例１にかかる固体撮像装置１０及びその製造方法によれば、光電変換部となるフォトダイオードＰＤの形成工程において、イオン注入によりフォトダイオードＰＤの電荷蓄積領域１７を形成した後、熱拡散により電荷蓄積領域１７を素子分離膜１３の下方に延在し、かつ拡散層１４に当接または近接するように形成したので、素子分離膜１３の下にも電荷蓄積領域１７を容易に形成することができ、これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、図３及び図４により本発明の実施例２にかかる固体撮像装置及びその製造方法について説明する。
図３は本実施例２にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図であり、図４は同じく本実施例２にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【００２２】
実施例２にかかる固体撮像装置３０は、上記実施例１に示す場合と同様に、第１導電型の半導体基板、例えばｎ型シリコン基板１１に第２導電型、例えばｐ型の半導体ウェル領域１２が形成され、このｐ型半導体ウェル領域１２には、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む複数個の画素２０が２次元配列に形成されている。また、ｐ型半導体ウェル領域１２の表面には、各隣合う単位画素２０の間を互いに電気的に分離する素子分離膜１３が形成され、さらに、素子分離膜１３の下方に位置するｐ型半導体ウェル領域１２の箇所には電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして各隣合う単位画素２０の間を互いに電気的に分離するｐ型の拡散層１４が形成されている。なお、１５はｐ型半導体ウェル領域１２の表面に形成した絶縁膜である。
【００２３】
フォトダイオードＰＤは、ｐ型半導体ウェル領域１２と、このｐ型半導体ウェル領域１２上に形成された、信号電荷を蓄積する第１導電型のｎ型電荷蓄積領域１７とを備えている。本実施例では、フォトダイオードＰＤは、ｎ型電荷蓄積領域１７の表面に形成された第２導電型のｐ＋アキューミュレーション層１６を備えている。このようなフォトダイオードＰＤはＨＡＤ構造のセンサを構成している。
フォトダイオードＰＤにおいて、ｐ＋アキューミュレーション層１６は、界面準位による暗電流、白点の原因を抑制する働きをする。また、ｐ型拡散層１４は、隣合うフォトダイオードＰＤ間の深さ方向の分離機能をも兼ねている。
【００２４】
次に、固体撮像装置３０の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。
まず、図３に示すように、上記実施例１に示す場合と同様にして、ｎ型シリコン基板１１にｐ型半導体ウェル領域１２を形成する。しかる後、ｐ型半導体ウェル領域１２にホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む各画素２０を互いに分離する分離パターンをパターニングして、ｐ型拡散層１４を深さ方向に一回または複数回のイオン注入で形成する。この場合のイオン注入時のドーズ量は１×１０１２ｃｍ−２程度であり、ｐ型拡散層１４の幅ｄ１は、０．０５μｍから１０μｍ程度である。このようにｐ型拡散層１４の幅ｄ１を上記寸法に設定し、かつその加工線幅の許す限り細くして、素子分離膜１３の線幅寸法ｄ２より小さくすることにより、素子分離膜１３の下方でｐ型拡散層１４の内側であるｐ型半導体ウェル領域１２の箇所にｎ型電荷蓄積領域１７の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための拡張領域１８が生じるようになっている。
【００２５】
次いで、上記実施例１に示す場合と同様に、ホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む各画素２０の素子分離パターンをｐ型半導体ウェル領域１２の表面上にパターニングして、例えばＳｉＯ２からなる素子分離膜１３を形成する。しかる後、素子分離膜１３に形成された開口１３Ａを通してｐ型半導体ウェル領域１２に、例えばドーズ量が１×１０１２ｃｍ−２程度のイオンを注入することにより、開口１３Ａに対応する大きさの面積を有するｎ型電荷蓄積領域１７を形成する。その後、ｎ型電荷蓄積領域１７の表面に、例えば５×１０１７ｃｍ−３以上の高濃度のｐ型イオンを注入して拡散することにより、ｐ＋アキューミュレーション層１６を形成する。
【００２６】
次に、図４に示すように、ｎ型電荷蓄積領域１７の形成用イオン注入工程が終了した後に、素子分離膜１３で囲まれた開口１３Ａに対応するフォトダイオードＰＤの表面領域、すなわち絶縁膜１５の表面をレジスト膜２１でマスキングする。その後に、ｎ型電荷蓄積領域１７の外周面とこれに対向するｐ型拡散層１４の内周面との間に形成された拡張領域１８にｎ型電荷蓄積領域１７のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を素子分離膜１３を通過して行う。これにより、ｎ型電荷蓄積領域１７の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための蓄積電荷拡張部１９を、ｐ型拡散層１４の内周面に当接または近接するように形成する。
【００２７】
上記実施例２にかかる固体撮像装置３０及びその製造方法によれば、光電変換部となるフォトダイオードＰＤの形成工程において、イオン注入によりフォトダイオードＰＤの電荷蓄積領域１７を形成した後、素子分離膜１３で囲まれた開口１３Ａに対応するフォトダイオードＰＤの表面領域をレジスト膜２１でマスキングした後、ｎ型電荷蓄積領域１７の外周面と対向する拡張領域１８にｎ型電荷蓄積領域１７のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を行うことにより電荷蓄積拡張部１９を拡散層１４に当接または近接するように形成したので、素子分離膜１３の下にも電荷蓄積領域１７を容易に形成することができ、これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制することができる。
【実施例３】
【００２８】
次に、図５及び図６により本発明の実施例３にかかる固体撮像装置及びその製造方法について説明する。
図５は本実施例３にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図であり、図６は同じく本実施例３にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【００２９】
実施例３にかかる固体撮像装置４０は、上記実施例１に示す場合と同様に、第１導電型の半導体基板、例えばｎ型シリコン基板１１に第２導電型、例えばｐ型の半導体ウェル領域１２が形成され、このｐ型半導体ウェル領域１２には、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む複数個の画素２０が２次元配列に形成されている。また、ｐ型半導体ウェル領域１２の表面には、各隣合う単位画素２０の間を互いに電気的に分離する素子分離膜１３が形成され、さらに、素子分離膜１３の下方に位置するｐ型半導体ウェル領域１２の箇所には電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして各隣合う単位画素２０の間を互いに電気的に分離するｐ型の拡散層１４が形成されている。なお、１５はｐ型半導体ウェル領域１２の表面に形成した絶縁膜である。
【００３０】
フォトダイオードＰＤは、ｐ型半導体ウェル領域１２と、このｐ型半導体ウェル領域１２上に形成された、信号電荷を蓄積する第１導電型のｎ型電荷蓄積領域１７とを備えている。さらに、本実施例では、フォトダイオードＰＤは、ｎ型電荷蓄積領域１７の表面に形成された第２導電型のｐ＋アキューミュレーション層１６を備えている。このようなフォトダイオードＰＤはＨＡＤ構造のセンサを構成している。
フォトダイオードＰＤにおいて、ｐ＋アキューミュレーション層１６は、界面準位による暗電流、白点の原因を抑制する働きをする。また、ｐ型拡散層１４は、隣合うフォトダイオードＰＤ間の深さ方向の分離機能をも兼ねている。
【００３１】
次に、固体撮像装置４０の製造方法について、図５及び図６を参照して説明する。
まず、図５に示すように、上記実施例１に示す場合と同様にして、ｎ型シリコン基板１１にｐ型半導体ウェル領域１２を形成する。しかる後、ｐ型半導体ウェル領域１２にホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む各画素２０を互いに分離する分離パターンをパターニングして、ｐ型拡散層１４を深さ方向に一回または複数回のイオン注入で形成する。この場合のイオン注入時のドーズ量は１×１０１２ｃｍ−２程度であり、ｐ型拡散層１４の幅ｄ１は、０．０５μｍから１０μｍ程度である。このようにｐ型拡散層１４の幅ｄ１を上記寸法に設定し、かつその加工線幅の許す限り細くして、素子分離膜１３の線幅寸法ｄ２より小さくすることにより、素子分離膜１３の下方でｐ型拡散層１４の内側であるｐ型半導体ウェル領域１２の箇所にｎ型電荷蓄積領域１７の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための拡張領域１８が生じるようになっている。
【００３２】
次に、ｐ型拡散層１４に囲まれた素子分離膜１３が形成される前のｐ型半導体ウェル領域１２の表面に、例えばドーズ量が１×１０１２ｃｍ−２程度のイオンを注入することにより、ｐ型拡散層１４の内周面に当接または近接する大きさの面積を有するｎ型電荷蓄積領域１７を形成する。その後、ｎ型電荷蓄積領域１７の表面に、例えば５×１０１７ｃｍ−３以上の高濃度のｐ型イオンを注入して拡散することにより、ｐ＋アキューミュレーション層１６を形成する。
【００３３】
次いで、ホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードＰＤを含む各画素２０の素子分離パターンをｐ型半導体ウェル領域１２の表面上にパターニングして、ｐ型半導体ウェル領域１２に、例えばＳｉＯ２からなる素子分離膜１３を形成する。
【００３４】
上記実施例３にかかる固体撮像装置４０及びその製造方法によれば、光電変換部となるフォトダイオードＰＤの形成工程において、素子分離膜１３が形成される前に、イオン注入によりｐ型拡散層１４の内周面に当接または近接する大きさの面積を有するｎ型電荷蓄積領域１７を形成し、この電荷蓄積領域１７の形成後に素子分離膜１３を形成するようにしたので、素子分離膜１３の下にも電荷蓄積領域１７を容易に形成することができ、これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域（面積）を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることができる。また、従来のように光電変換素子の不純物領域の不純物濃度を過度に高くする必要がないので、白点等の欠陥画素の発生を抑制することができる。
【００３５】
なお、上記の実施例１〜３では、フォトダイオードＰＤを、ｎ型電荷蓄積領域１７上にｐ＋アキューミュレーション層１６を積層したＨＡＤ（Hole Accumulation Diode）構造のセンサとして構成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ｐ＋アキューミュレーション層１６を省いた構造のフォトダイオードＰＤなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【図２】本発明の実施例１にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【図４】本発明の実施例２にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【図５】本発明の実施例３にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【図６】本発明の実施例３にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０，３０，４０……固体撮像装置、１１……ｎ型シリコン基板、１２……ｐ型半導体ウェル領域、１３……素子分離膜、１４……ｐ型の拡散層、１５……絶縁膜、１６……ｐ＋アキューミュレーション層、１７……ｎ型電荷蓄積領域、１８……拡張領域、１９……蓄積電荷拡張部、２０……画素、２１……レジスト膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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