(57)【要約】【課題】電子の転送効率の劣化を抑制することが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】この固体撮像装置は、ｎ型シリコン基板８の表面に形成され、電子およびホールを蓄積可能なｎ型不純物領域１０と、ｎ型シリコン基板８の表面に、ｎ型不純物領域１０とオーバーラップするｐ型オーバーラップ領域１１ａを有するように形成されたｐ＋型ホール排出領域１１と、少なくともｎ型シリコン基板８のｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａを覆うように延びて形成された転送電極６とを備えている。【選択図】図３
2006114712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主表面に形成され、電子およびホールを蓄積可能な第１導電型の第１不純物領域と、
前記半導体基板の主表面に、前記第１不純物領域とオーバーラップする領域を有するように形成された第２導電型の第２不純物領域と、
少なくとも前記半導体基板の前記第１不純物領域上から、前記第１不純物領域と前記第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成された転送電極とを備えた、固体撮像装置。
【請求項２】
前記転送電極は、前記半導体基板の前記第１不純物領域上から、前記第１不純物領域と前記第２不純物領域とがオーバーラップする領域のみならず、前記第２不純物領域を覆うように延びて形成されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１不純物領域と前記第２不純物領域とがオーバーラップする領域は、第２導電型を有するとともに、前記第２不純物領域よりも低い不純物濃度を有する、請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記転送電極は、前記第１不純物領域の前記電子の転送方向と交差する方向に沿って延びるように、所定の間隔を隔てて複数形成されるとともに、オン状態とオフ状態とに切り換えられることにより前記第１不純物領域内の前記電子および前記ホールを転送させる機能を有しており、
オン状態の前記転送電極下の前記第１不純物領域には、前記電子が蓄積されるとともに、オフ状態の前記転送電極下の前記第１不純物領域には、前記ホールが蓄積され、
前記オフ状態の前記転送電極下の前記第１不純物領域に蓄積された前記ホールは、前記第１不純物領域と前記第２不純物領域とがオーバーラップする領域を介して前記第２不純物領域側へ排出される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１不純物領域、前記第２不純物領域および前記転送電極をそれぞれ含む撮像部および蓄積部をさらに備え、
前記蓄積部の前記第１不純物領域の前記ホールの転送速度は、前記撮像部の前記第１不純物領域の前記ホールの転送速度よりも小さく、
少なくとも前記撮像部と前記蓄積部との境界部近傍の前記転送電極は、少なくとも前記半導体基板の前記第１不純物領域上から、前記第１不純物領域と前記第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、転送電極を備えた固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転送電極を備えた種々の固体撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２は、転送電極を備えた従来の一例による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造を説明するための平面図である。図１３は、図１２に示した従来の一例による固体撮像装置の５００−５００線に沿った断面図である。図１２を参照して、従来の一例による固体撮像装置は、光の入射により光電変換を行う撮像部４０１と、撮像部４０１から転送された電子およびホールを蓄積するとともに、水平転送部（図示せず）に電子を転送する蓄積部４０２とを備えている。撮像部４０１は、光電変換機能を有する複数の画素４０３がマトリクス状に配置された構成を有する。また、撮像部４０１は、生成した電子およびホールを蓄積するとともに、蓄積部４０２に転送する機能を有する。また、撮像部４０１および蓄積部４０２では、複数の転送電極４０４が電子およびホールの転送方向と直交する方向に沿って延びるように、所定の間隔を隔てて設けられている。また、１つの画素４０３内に、３本の転送電極４０４が設けられている。また、撮像部４０１および蓄積部４０２の３本の転送電極４０４には、それぞれ、電子およびホールを転送するための３相のクロック信号が入力される。また、電子およびホールの転送方向と直交する方向に沿って配置された隣接する２つの画素４０３間には、ｐ型チャネルストップ領域４０５が電子およびホールの転送方向に沿って延びるように設けられている。
【０００４】
また、撮像部４０１では、図１３に示すように、ｎ型シリコン基板４０６の表面から所定の深さを有するｐ型不純物領域４０７が形成されている。また、ｐ型不純物領域４０７内の所定領域に、ｎ型不純物領域４０８が形成されている。このｎ型不純物領域４０８は、電子およびホールを蓄積するとともに転送する機能を有する。また、ｎ型不純物領域４０８には、上記した複数のｐ型チャネルストップ領域４０５が形成されている。また、ｎ型シリコン基板４０６の端部近傍の表面に、ｎ型不純物領域４０８とオーバーラップするｐ型オーバーラップ領域４０９ａを有するようにｐ＋型ホール排出領域４０９が形成されている。また、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａは、ｐ＋型ホール排出領域４０９の不純物濃度よりも低い不純物濃度を有している。これにより、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａは、ｐ＋型ホール排出領域４０９よりも高い抵抗を有している。また、ｐ＋型ホール排出領域４０９には、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８に蓄積されるホールがｐ型オーバーラップ領域４０９ａを介して排出されるとともに、その排出されたホールは、ｐ＋型ホール排出領域４０９から外部へ排出されるように構成されている。また、ｎ型シリコン基板４０６のｐ型チャネルストップ領域４０５と、ｎ型不純物領域４０８と、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの一部の領域との上には、絶縁膜４１０が形成されている。また、絶縁膜４１０上には、上記した複数の転送電極４０４が形成されている。この複数の転送電極４０４は、ｎ型不純物領域４０８上から、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの一部の領域上を覆うように延びて形成されている。
【０００５】
また、転送電極４０４は、上記した３相のクロック信号によりオン状態とオフ状態とに切り換えられることによって、ｎ型不純物領域４０８に蓄積された電子およびホールを転送させる機能を有している。なお、転送電極４０４は、正電圧のクロック信号が印加されることによりオン状態になるとともに、そのオン状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８には、転送電極４０４に印加された正電圧により電子が誘起されて蓄積されるように構成されている。また、転送電極４０４は、負電圧のクロック信号が印加されることによりオフ状態になるとともに、そのオフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８と、ｐ型チャネルストップ領域４０５と、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの一部の領域とには、転送電極４０４に印加された負電圧によりホールが誘起されるように構成されている。そして、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８と、ｐ型チャネルストップ領域４０５と、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの一部の領域とに誘起されたホールの一部は、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａを介してｐ＋型ホール排出領域４０９へ排出されるとともに、残りのホールは、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８に蓄積されるように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１５６２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１２に示した従来の一例による固体撮像装置では、転送電極４０４は、ｎ型不純物領域４０８上から、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの一部のみを覆うように延びて形成されているので、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの転送電極４０４によって覆われていない領域では、転送電極４０４がオフ状態になった時にホールが誘起されない。これにより、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの転送電極４０４によって覆われていない領域では、ｐ型領域としての抵抗が低下されないので、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８と、ｐ型チャネルストップ領域４０５と、ｐ型オーバーラップ領域４０９ａの一部の領域とに存在するホールをｐ型オーバーラップ領域４０９ａを介してｐ＋型ホール排出領域４０９へ排出しにくくなるという不都合がある。このため、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８に蓄積されるホールが増大するので、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８のポテンシャル高さが小さくなる。これにより、オフ状態の転送電極４０４の転送方向側に隣接するオン状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８に蓄積される電子が、オフ状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８のポテンシャルを越えて転送方向とは反対側のオン状態の転送電極４０４下のｎ型不純物領域４０８に流出するという不都合がある。このため、電子の転送効率の劣化が生じるという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電子の転送効率の劣化を抑制することが可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における固体撮像装置は、半導体基板の主表面に形成され、電子およびホールを蓄積可能な第１導電型の第１不純物領域と、半導体基板の主表面に、第１不純物領域とオーバーラップする領域を有するように形成された第２導電型の第２不純物領域と、少なくとも半導体基板の第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成された転送電極とを備えている。
【００１０】
この一の局面による固体撮像装置では、上記のように、少なくとも半導体基板の第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成された転送電極を設けることによって、転送電極をオフ状態（負電位）にした時に、転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の全領域においてホールを誘起することができるので、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の全領域において抵抗を低減することができる。これにより、オフ状態の転送電極下に存在するホールを、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を介して第２不純物領域側へ排出しやすくすることができるので、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積されるホールが増大するのを抑制することができる。このため、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積されるホールが増大することに起因して、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域のポテンシャル高さが小さくなるのを抑制することができるので、オフ状態の転送電極の転送方向側に隣接するオン状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積された電子が、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域のポテンシャルを越えて転送方向とは反対側のオン状態の転送電極下の第１不純物領域に流出するのを抑制することができる。その結果、電子の転送効率の劣化を抑制することができる。
【００１１】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、転送電極は、半導体基板の第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域のみならず、第２不純物領域を覆うように延びて形成されている。このように構成すれば、転送電極が第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の第２不純物領域側のエッジ部の直上までしか延びていない場合に比べて、転送電極をオフ状態（負電位）にした際に、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の第２不純物領域側のエッジ部に、よりホールが誘起されやすい。これにより、転送電極をオフ状態にすることによって、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の第２不純物領域側のエッジ部により確実にホールを誘起することができるので、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の全領域において、より確実に抵抗を低減することができる。
【００１２】
上記一の局面による固体撮像装置において、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域は、第２導電型を有するとともに、第２不純物領域よりも低い不純物濃度を有していてもよい。このように、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域が第２導電型を有するとともに、第２不純物領域よりも低い不純物濃度を有することにより、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域が第２不純物領域よりも高い抵抗を有する場合にも、少なくとも第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成された本発明による転送電極を設けることによって、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の全領域において抵抗を低減することができる。これにより、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域が第２導電型を有するとともに、第２不純物領域よりも低い不純物濃度を有する場合にも、容易に、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積されたホールを第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を介して第２不純物領域側へ排出することができる。
【００１３】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、転送電極は、第１不純物領域の電子の転送方向と交差する方向に沿って延びるように、所定の間隔を隔てて複数形成されるとともに、オン状態とオフ状態とに切り換えられることにより第１不純物領域内の電子およびホールを転送させる機能を有しており、オン状態の転送電極下の第１不純物領域には、電子が蓄積されるとともに、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域には、ホールが蓄積され、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積されたホールは、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を介して第２不純物領域側へ排出される。このように構成すれば、少なくとも第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成された転送電極をオフ状態にすることによって、容易に、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積されたホールを第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を介して第２不純物領域側へ排出することができる。
【００１４】
上記一の局面による固体撮像装置において、第１不純物領域、第２不純物領域および転送電極をそれぞれ含む撮像部および蓄積部をさらに備え、蓄積部の第１不純物領域のホールの転送速度は、撮像部の第１不純物領域のホールの転送速度よりも小さく、少なくとも撮像部と蓄積部との境界部近傍の転送電極は、少なくとも半導体基板の第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成されていてもよい。このように、蓄積部の第１不純物領域のホールの転送速度が、撮像部の第１不純物領域のホールの転送速度よりも小さい場合には、撮像部と蓄積部との境界部近傍の領域において、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積されるホールが増加しやすい。この場合にも、撮像部と蓄積部との境界部近傍の転送電極を、少なくとも第１不純物領域上から、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を覆うように延びて形成することによって、オフ状態の転送電極下の第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域の全領域において抵抗を低減することができるので、撮像部と蓄積部との境界部近傍の領域においてオフ状態の転送電極下の第１不純物領域に蓄積される増加したホールを、第１不純物領域と第２不純物領域とがオーバーラップする領域を介して第２不純物領域へ有効に排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態による固体撮像装置の全体構成を示した概略図である。図２は、図１に示した一実施形態による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造を説明するための平面図である。図３は、図２に示した一実施形態による固体撮像装置の１００−１００線に沿った断面図である。図４は、図２に示した一実施形態による固体撮像装置の１５０−１５０線に沿った断面図である。図１〜図４を参照して、本実施形態では、フレームトランスファ型の固体撮像装置に本発明を適用した例について説明する。
【００１７】
本実施形態によるフレームトランスファ型の固体撮像装置は、図１に示すように、撮像部１と、蓄積部２と、水平転送部３と、出力部４とを備えている。撮像部１は、光の入射により光電変換を行うために設けられている。また、撮像部１は、図２に示すように、光電変換機能を有する複数の画素５がマトリクス状に配置された構成を有する。また、撮像部１は、生成した電子およびホールを蓄積するとともに、蓄積部２に転送する機能を有する。なお、撮像部１に蓄積されるホールの一部は、後述する撮像部１のｐ＋型ホール排出領域１１を介して外部へ排出されるように構成されている。蓄積部２は、撮像部１から転送された電子およびホールを蓄積するとともに転送する機能を有する。水平転送部３は、蓄積部２から転送された電子を順次出力部４に転送する機能を有する。なお、蓄積部２に蓄積されるホールは、水平転送部３へ転送されることなく、後述する蓄積部２のｐ＋型ホール排出領域１１を介して外部へ排出されるように構成されている。出力部４は、水平転送部３から転送された電子を電気信号として出力する機能を有する。
【００１８】
また、撮像部１および蓄積部２では、図２に示すように、多結晶シリコンからなる複数の転送電極６が電子およびホールの転送方向と直交する方向に沿って延びるように、所定の間隔を隔てて設けられている。また、１つの画素５内に、それぞれ、３本の転送電極６が設けられている。また、撮像部１および蓄積部２の３本の転送電極６には、それぞれ、電子およびホールを転送するための３相のクロック信号が入力される。なお、蓄積部２の転送電極６には、撮像部１の転送電極６に入力される３相のクロック信号よりも低速の３相のクロック信号が入力される。また、電子およびホールの転送方向と直交する方向に沿って配置された隣接する２つの画素５間には、ｐ型チャネルストップ領域７が電子の転送方向に沿って延びるように設けられている。
【００１９】
また、撮像部１および蓄積部２では、図３および図４に示すように、ｎ型シリコン基板８の表面から所定の深さを有するｐ型不純物領域９が形成されている。なお、ｎ型シリコン基板８は、本発明の「半導体基板」の一例である。また、ｐ型不純物領域９内の所定領域に、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．６μｍの深さを有するとともに、約２×１０１６ｃｍ−３のｎ型の不純物濃度を有するｎ型不純物領域１０が形成されている。なお、このｎ型不純物領域１０は、本発明の「第１不純物領域」の一例である。また、ｎ型不純物領域１０は、電子およびホールを蓄積するとともに転送する機能を有する。また、ｎ型不純物領域１０と、ｐ型不純物領域９と、ｎ型シリコン基板８とによって、電子が蓄積されるｎ型不純物領域１０のポテンシャル井戸から溢れ出た電子がｎ型シリコン基板８側に抜かれる縦型オーバーフロードレイン構造が形成されている。また、ｎ型不純物領域１０には、図３に示すように、上記した複数のｐ型チャネルストップ領域７が形成されている。このｐ型チャネルストップ領域７は、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．５μｍの深さを有するとともに、約３×１０１６ｃｍ−３のｐ型の不純物濃度を有する。
【００２０】
また、ｎ型シリコン基板８の端部の表面に、ｎ型不純物領域１０とオーバーラップするｐ型オーバーラップ領域１１ａを有するようにｐ＋型ホール排出領域１１が形成されている。なお、このｐ＋型ホール排出領域１１は、本発明の「第２不純物領域」の一例である。ｐ＋型ホール排出領域１１は、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．５μｍの深さを有するとともに、約５×１０１６ｃｍ−３のｐ型の不純物濃度を有している。また、ｐ型オーバーラップ領域１１ａは、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．５μｍの深さを有するとともに、約３×１０１６ｃｍ−３のｐ型の不純物濃度を有している。すなわち、ｐ型オーバーラップ領域１１ａは、ｐ＋型ホール排出領域１１のｐ型の不純物濃度（約５×１０１６ｃｍ−３）よりも低いｐ型の不純物濃度（約３×１０１６ｃｍ−３）を有している。これにより、ｐ型オーバーラップ領域１１ａは、ｐ＋型ホール排出領域１１よりも高い抵抗を有している。また、ｐ＋型ホール排出領域１１には、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されたホールがｐ型オーバーラップ領域１１ａを介して排出されるとともに、その排出されたホールは、ｐ＋型ホール排出領域１１から外部へ排出されるように構成されている。また、ｎ型シリコン基板８のｐ型チャネルストップ領域７と、ｎ型不純物領域１０と、ｐ型オーバーラップ領域１１ａと、ｐ＋型ホール排出領域１１の所定領域との上には、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１２が形成されている。また、絶縁膜１２上には、上記した複数の転送電極６が形成されている。
【００２１】
また、転送電極６は、上記した３相のクロック信号によりオン状態とオフ状態とに切り換えられることによって、ｎ型不純物領域１０に蓄積された電子およびホールを転送させる機能を有している。なお、転送電極６は、正電圧のクロック信号が印加されることによりオン状態になるとともに、そのオン状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０には、転送電極６に印加された正電圧により電子が誘起されて蓄積されるように構成されている。また、転送電極６は、負電圧のクロック信号が印加されることによりオフ状態になるとともに、そのオフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０と、ｐ型チャネルストップ領域７と、ｐ型オーバーラップ領域１１ａとには、転送電極６に印加された負電圧によりホールが誘起されるように構成されている。そして、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０と、ｐ型チャネルストップ領域７と、ｐ型オーバーラップ領域１１ａとに誘起されたホールの一部は、ｐ＋型ホール排出領域１１側へ排出されるとともに、残りのホールは、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されるように構成されている。
【００２２】
ここで、本実施形態では、図２および図３に示すように、複数の転送電極６は、ｎ型シリコン基板８のｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａの全ての領域上を覆うように延びて形成されている。これにより、転送電極６がオフ状態（負電位）になることにより、そのオフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０からｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂまでの全領域にホールが誘起される。これにより、オフ状態の転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａの全領域に渡って抵抗が低減される。また、転送電極６は、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂを越えてｐ＋型ホール排出領域１１の一部上にまで延びて形成されているので、転送電極６がｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂの直上までしか延びていない場合に比べて、転送電極６をオフ状態（負電位）にした際に、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂに、よりホールが誘起されやすい。また、本実施形態では、蓄積部２の転送電極６には、撮像部１の転送電極６に入力されるクロック信号に比べて、低速のクロック信号が入力されることによって、蓄積部２のｎ型不純物領域１０のホールの転送速度は、撮像部１のｎ型不純物領域１０のホールの転送速度よりも小さくなるように構成されている。これにより、撮像部１と蓄積部２との境界部近傍の領域では、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されるホールが増大しやすくなっている。
【００２３】
本実施形態では、上記のように、ｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａの全ての領域上を覆うように延びて形成された転送電極６を設けることによって、転送電極６をオフ状態（負電位）にした時に、転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａの全領域にホールを誘起することができるので、オフ状態の転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａの全領域において抵抗を低減することができる。これにより、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されたホールを、オフ状態の転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａを介してｐ＋型ホール排出領域１１側へ排出しやすくすることができるので、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されるホールが増大するのを抑制することができる。このため、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されるホールが増大することに起因して、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０のポテンシャル高さが小さくなるのを抑制することができるので、オフ状態の転送電極６の転送方向側に隣接するオン状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積された電子が、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０のポテンシャルを越えて転送方向とは反対側のオン状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に流出するのを抑制することができる。その結果、電子の転送効率の劣化を抑制することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、転送電極６をｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂを越えてｐ＋型ホール排出領域１１の一部上にまで延びて形成することによって、転送電極６がｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂの直上までしか延びていない場合に比べて、転送電極６をオフ状態（負電位）にした際にｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂによりホールが誘起されやすい。これにより、転送電極６をオフ状態にすることによって、オフ状態の転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂにより確実にホールを誘起することができるので、オフ状態の転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａの全領域において、より確実に抵抗を低減することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、蓄積部２のｎ型不純物領域１０のホールの転送速度が撮像部１のｎ型不純物領域１０のホールの転送速度よりも小さいことにより、撮像部１と蓄積部２との境界部近傍の領域において、オフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積されるホールが増加しやすい場合にも、転送電極６をｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａを覆うように延びて形成することによって、オフ状態の転送電極６下のｐ型オーバーラップ領域１１ａの全領域に渡って抵抗を低減することができるので、撮像部１と蓄積部２との境界部近傍の領域においてオフ状態の転送電極６下のｎ型不純物領域１０に蓄積される増加したホールを、ｐ型オーバーラップ領域１１ａを介してｐ＋型ホール排出領域１１側へ有効に排出することができる。
【００２６】
図５〜図７は、本発明の一実施形態による固体撮像装置の製造プロセスを説明するための断面図である。次に、図２〜図７を参照して、本発明の一実施形態によるフレームトランスファ型の固体撮像装置の製造プロセスについて説明する。
【００２７】
まず、図５に示すように、ｎ型シリコン基板８の表面から所定の深さを有するｐ型不純物領域９を形成する。その後、フォトリソグラフィ技術を用いて、ｎ型不純物領域１０を形成する領域以外の領域を覆うように、レジスト膜１３を形成する。そして、このレジスト膜１３をマスクとして、ｎ型シリコン基板８に、注入エネルギ：約１５０ｋｅＶ、ドーズ量：約５×１０１１ｃｍ−２の条件下で、Ｐ（リン）をイオン注入する。これにより、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．３６μｍの深さを有するｎ型不純物領域１０が形成される。この後、レジスト膜１３を除去する。次に、図６に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、ｐ型チャネルストップ領域７、ｐ型オーバーラップ領域１１ａおよびｐ＋型ホール排出領域１１を形成する領域以外の領域を覆うように、レジスト膜１４を形成する。そして、このレジスト膜１４をマスクとして、ｎ型シリコン基板８に、注入エネルギ：約５０ｋｅＶ、ドーズ量：約２×１０１２ｃｍ−２の条件下で、Ｂ（ボロン）をイオン注入する。これにより、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．３μｍの深さを有する複数のｐ型チャネルストップ領域７が所定の間隔を隔てて形成される。また、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．３μｍの深さを有するｐ＋型ホール排出領域１１が、ｎ型不純物領域１０とオーバーラップするｐ型オーバーラップ領域１１ａを有するように形成される。この後、レジスト膜１４を除去する。次に、図７に示すように、半導体基板８の端部の所定領域以外の領域を覆うように、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１２を形成する。そして、絶縁膜１２上に多結晶シリコン膜（図示せず）を堆積した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、その多結晶シリコン膜をパターニングすることによって、複数の転送電極６を所定の間隔を隔てて形成する。
【００２８】
この際、本実施形態では、複数の転送電極６を、ｎ型シリコン基板８のｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのみならず、ｐ＋型ホール排出領域１１の所定領域上を覆って延びるようにパターニングする。なお、後述する熱処理によりｎ型不純物領域１０のＰ（リン）が熱拡散することによって、ｐ型オーバーラップ領域１１ａがｐ＋型ホール排出領域１１側に広がった場合にも、転送電極６によって覆われないｐ型オーバーラップ領域１１ａが生じないように、転送電極６をｐ型オーバーラップ領域１１ａのエッジ部１１ｃから約０．２４μｍ以上ｐ＋型ホール排出領域１１側に延びるように形成する。
【００２９】
最後に、約９５０℃で約１時間の熱処理を行う。これにより、ｎ型不純物領域１０のＰ（リン）と、ｐ型チャネルストップ領域７およびｐ＋型ホール排出領域１１のＢ（ボロン）が等方的に熱拡散される。このため、ｎ型不純物領域１０は、図３に示したように、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．６μｍの深さを有するとともに、約２×１０１６ｃｍ−３のｎ型の不純物濃度を有するように形成される。また、複数のｐ型チャネルストップ領域７は、所定の間隔を隔てて、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．５μｍの深さを有するとともに、約３×１０１６ｃｍ−３のｐ型の不純物濃度を有するように形成される。また、ｐ＋型ホール排出領域１１は、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．５μｍの深さを有するとともに、約５×１０１６ｃｍ−３のｐ型の不純物濃度を有するように形成される。また、ｐ型オーバーラップ領域１１ａは、ｎ型シリコン基板８の表面から約０．５μｍの深さを有するとともに、約３×１０１６ｃｍ−３のｐ型の不純物濃度を有するように形成される。この際、ｐ型オーバーラップ領域１１ａがｐ＋型ホール排出領域１１側に広がることにより、図７に示したｐ型オーバーラップ領域１１ａのエッジ部１１ｃから約０．２４μｍだけｐ＋型ホール排出領域１１側に移動した位置にｐ型オーバーラップ領域１１ａの新しいエッジ部１１ｂ（図３参照）が形成される。なお、この際、転送電極６の端部は、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのエッジ部１１ｂよりもｐ＋型ホール排出領域１１側に位置する。上記のようにして、図２〜図４に示した本実施形態によるフレームトランスファ型の固体撮像装置が形成される。
【００３０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３１】
たとえば、上記実施形態では、フレームトランスファ型の固体撮像装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、フレームトランスファ型以外の固体撮像装置について本発明を適用してもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、複数の転送電極を所定の間隔を隔てて、オーバーラップすることなく配置したが、本発明はこれに限らず、隣接する２つの転送電極の一部をオーバーラップするように配置してもよい。図８には、隣接する２つの転送電極の一部がオーバーラップするように配置された本発明の一実施形態の第１変形例による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造が示されている。図９には、図８に示した第１変形例による固体撮像装置の２５０−２５０線に沿った断面図が示されている。図８および図９を参照して、この第１変形例による固体撮像装置では、上記実施形態による固体撮像装置と異なり、撮像部１および蓄積部２において、電子およびホールの転送方向に沿って隣接する２つの転送電極２６ａおよび２６ｂの端部が絶縁膜２７を介して互いにオーバーラップするように構成されている。また、１つの画素２５に対して転送電極２６ａおよび２６ｂがそれぞれ２本ずつ設けられている。すなわち、１つの画素２５に対して４本の転送電極２６ａおよび２６ｂが設けられている。また、同一画素２５内の４本の転送電極２６ａおよび２６ｂには、それぞれ、４相のクロック信号が入力される。第１変形例による固体撮像装置の上記以外の構造は、上記実施形態による固体撮像装置の構造と同様である。
【００３３】
また、上記実施形態では、転送電極をｎ型不純物領域上から、ｐ型オーバーラップ領域のみならず、ｐ＋型ホール排出領域の所定領域上を覆うように延びて形成したが、本発明はこれに限らず、転送電極を、少なくともｎ型不純物領域上から、ｐ型オーバーラップ領域のｐ＋型ホール排出領域側のエッジ部に渡る領域上までを覆うように形成すればよい。図１０には、転送電極がｎ型不純物領域上から、ｐ型オーバーラップ領域のｐ＋型ホール排出領域側のエッジ部に渡る領域上までを覆うように形成された、本発明の一実施形態の第２変形例による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造が示されている。図１１には、図１０に示した第２変形例による固体撮像装置の３００−３００線に沿った断面図が示されている。図１０および図１１を参照して、この第２変形例による固体撮像装置では、上記実施形態による固体撮像装置と異なり、撮像部３１および蓄積部３２において、全ての転送電極３６と、絶縁膜４２とは、ｎ型不純物領域１０上から、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂに渡る領域上までを覆うように形成されている。すなわち、この第２変形例では、転送電極３６および絶縁膜４２のｐ＋型ホール排出領域１１側の端部が、ｐ型オーバーラップ領域１１ａのｐ＋型ホール排出領域１１側のエッジ部１１ｂの直上に配置されている。第２変形例による固体撮像装置の上記以外の構成は、上記実施形態による固体撮像装置の構成と同様である。
【００３４】
また、上記実施形態では、撮像部および蓄積部の全ての転送電極をｎ型不純物領域上から、ｐ型オーバーラップ領域のみならず、ｐ＋型ホール排出領域上を覆うように延びて形成したが、本発明はこれに限らず、撮像部と蓄積部との境界部近傍の転送電極のみを、ｎ型不純物領域上から、ｐ型オーバーラップ領域のみならず、ｐ＋型ホール排出領域上を覆うように延びて形成してもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、ｎ型不純物領域に導入するｎ型不純物としてＰ（リン）を用いたが、本発明はこれに限らず、ｎ型不純物としてＰ（リン）以外の不純物を用いてもよい。たとえば、ｎ型不純物として、Ａｓ（ヒ素）を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による固体撮像装置の全体構成を示した概略図である。
【図２】図１に示した一実施形態による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造を説明するための平面図である。
【図３】図２に示した一実施形態による固体撮像装置の１００−１００線に沿った断面図である。
【図４】図２に示した一実施形態による固体撮像装置の１５０−１５０線に沿った断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による固体撮像装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による固体撮像装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による固体撮像装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の第１変形例による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造を説明するための平面図である。
【図９】図８に示した第１変形例による固体撮像装置の２５０−２５０線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の第２変形例による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造を説明するための平面図である。
【図１１】図１０に示した第２変形例による固体撮像装置の３００−３００線に沿った断面図である。
【図１２】転送電極を備えた従来の一例による固体撮像装置の撮像部および蓄積部の構造を説明するための平面図である。
【図１３】図１２に示した従来の一例による固体撮像装置の５００−５００線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  撮像部
２  蓄積部
６、２６ａ、２６ｂ、３６  転送電極
８  ｎ型シリコン基板（半導体基板）
１０  ｎ型不純物領域（第１不純物領域）
１１  ｐ＋型ホール排出領域（第２不純物領域）
１１ａ  ｐ型オーバーラップ領域
【図１】
2006114712.tif 000003
【図２】
2006114712.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006114712.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006114712.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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