(57)【要約】【課題】ポテンシャルディップの発生を抑制することが可能な不純物層を有する半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】複数のドットパターン３により構成された第１の領域２−１と、この領域２−１のパターンよりも大きい面積の複数のドットパターン４により構成され、第１の領域２−１に隣接する第２の領域２−２と、を具備し、これらの領域２−１、２−２の境界部分で光の透過率が不連続的に変化するグレーティングマスク１であって、第１の領域２−１のドットパターン３と第２の領域２−２のドットパターン４との間に、これらのドットパターンの中間の面積を有するドットパターン６を設けたグレーティングマスク１を用いて、半導体基板８上に塗布されたレジスト材料９を露光する工程と、露光されたレジスト材料９を現像することによりレジスト膜１０を形成する工程と、このレジスト膜をマスクとして用いて半導体基板８にイオンを注入することにより、不純物層１１を形成する工程と、を具備する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を遮断または透過させる複数の第１のドットパターンによって構成された第１の透過領域と、
前記第１のドットパターンよりも大きい面積を有し、光を遮断または透過させる複数の第２のドットパターンによって構成され、前記第１の透過領域に隣接する第２の透過領域と、
を具備し、前記第１の透過領域と前記第２の透過領域との光の透過率が、これらの領域の境界部分で不連続的に変化する露光用マスクであって、
前記第１のドットパターンと前記第２のドットパターンとの間に、これらのドットパターンの中間の面積を有し、光を遮断または透過させる複数の第３のパターンを設けたことを特徴とする露光用マスク。
【請求項２】
半導体基板の表面にレジスト材料を塗布する工程と、
前記請求項１に記載された露光用マスクを用いて、前記レジスト材料を露光する工程と、
露光された前記レジスト材料を現像する工程と、
前記レジスト材料を現像することにより形成されたレジスト膜上から、前記半導体基板にイオンを注入することにより、不純物層を形成する工程と、
を具備することを特徴とする不純物層を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記レジスト材料を露光する工程は、電荷の転送方向に向かって光の透過率が高くなるように複数の前記第１のドットパターンが設けられた前記第１の透過領域を有する前記請求項１に記載の露光用マスクを用いて行われ、
さらに、前記不純物層を形成する工程の後に、この工程により形成された不純物層上に電極を形成する工程を具備することを特徴とする請求項２に記載の不純物層を有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板の表面に形成された第１導電型のウェルと、
このウェルの表面に、前記電荷の転送方向に向かって深く形成され、かつ、前記電荷の転送方向に対して垂直方向においては、両側部の深さが、中央部の深さよりも浅く形成された第２導電型の不純物層と、
この不純物層上に絶縁膜を介して形成された第１の電極と、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載の固体撮像装置を表面に備えるとともに、裏面には、前記請求項４に記載の半導体装置に電気的に接続された半田ボールを備えるセンサ基板と、
このセンサ基板上に、接着剤を介して配置された透明樹脂基板と、
表面に第２の電極を備え、前記センサ基板および前記透明樹脂基板が、前記第２の電極に前記半田ボールが接触するように固定されたプリント基板と、
を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用マスク、この露光用マスクを用いた不純物層を有する半導体装置の製造方法および固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置における電荷転送部、例えばＣＣＤ部は、半導体基板表面に形成された不純物層上に、酸化膜を介して、電荷を転送するための転送電極が設けられている。このような転送レジスタにおいて、不純物層は、例えばｎ型のイオンを注入して各転送電極下の半導体基板表面に、電荷の転送方向に向かって深くなるようなプロファイルで形成される。このようなプロファイルの不純物層により、各転送電極下において、電荷の転送方向に向かって深くなるポテンシャルが形成されるため、効率よく電荷を転送することができる。
【０００３】
これらの不純物層は、光の透過率が一により徐々に変化する複数個の透過領域が形成された、いわゆるグレーティングマスクを用いて形成されることが知られている。このグレーティングマスクは、光を透過させるガラス板の表面に、光を透過させない正方形状の遮光膜からなるドットパターンを、その面積を位置により適宜変化させて形成することによって、光の透過率を制御しているものである（特許文献１参照）。
【０００４】
このようなグレーティングマスクを用いた不純物層の形成方法は、まず、半導体基板上に一様にレジスト材料を塗布する。続いて、グレーティングマスクを用いてレジスト材料を露光する。このように露光されたレジスト材料を現像すると、光の透過率が高い領域ほどレジスト残膜は薄くなるため、電荷の転送方向に向かって膜厚が薄くなるレジスト膜が複数個繰り返し配列するように形成される。このレジスト膜をマスクとして用いて半導体基板にイオンを注入すれば、一度のイオン注入工程により、電荷の転送方向に向かって深くなる不純物層を容易に形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７０６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述のグレーティングマスクを用いてレジスト材料を露光し、これを現像すると、グレーティングマスクの透過率に大きな差を有する箇所の直下に凹部が形成されたレジスト層が形成されることが、本願発明者等によって見出された。従って、このレジスト層をマスクとして用いて半導体基板に不純物層を形成すると、この層によって形成されるポテンシャルプロファイルにディップが発生する。
【０００７】
本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、不純物層によって形成されるポテンシャルプロファイルにディップが発生することを抑制することが可能な、不純物層を有する半導体装置の製造方法、この製造方法を実現するための露光用マスクを提供するとともに、電荷の転送効率を向上させることが可能な固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による露光用マスクは、光を遮断または透過させる複数の第１のドットパターンによって構成された第１の透過領域と、前記第１のドットパターンよりも大きい面積を有し、光を遮断または透過させる複数の第２のドットパターンによって構成され、前記第１の透過領域に隣接する第２の透過領域と、を具備し、前記第１の透過領域と前記第２の透過領域との光の透過率が、これらの領域の境界部分で不連続的に変化する露光用マスクであって、前記第１のドットパターンと前記第２のドットパターンとの間に、これらのドットパターンの中間の面積を有し、光を遮断または透過させる複数の第３のパターンを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明による不純物層を有する半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面にレジスト材料を塗布する工程と、上述の露光用マスクを用いて、前記レジスト材料を露光する工程と、露光された前記レジスト材料を現像する工程と、前記レジスト材料を現像することにより形成されたレジスト膜上から、前記半導体基板にイオンを注入することにより、不純物層を形成する工程と、を具備することを特徴とする方法である。
【００１０】
また、本発明による固体撮像装置は、半導体基板の表面に形成された第１導電型のウェルと、このウェルの表面に、前記電荷の転送方向に向かって深く形成され、かつ、前記電荷の転送方向に対して垂直方向においては、両側部の深さが、中央部の深さよりも浅く形成された第２導電型の不純物層と、この不純物層上に絶縁膜を介して形成された第１の電極と、を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、不純物層によって形成されるポテンシャルプロファイルにディップが発生することを抑制することが可能な、不純物層を有する半導体装置の製造方法、この製造方法を実現するための露光用マスクを提供することができる。また、この製造方法によって製造された固体撮像装置によれば、電荷の転送効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のグレーティングマスクの一部を拡大して模式的に示す上面図である。
【図２】従来の電荷転送部の製造工程を説明するための図であって、電荷の転送方向に沿った電荷転送部の断面図である。
【図３】同じく、従来の電荷転送部の製造工程を説明するための図であって、電荷の転送方向に沿った電荷転送部の断面図である。
【図４】本発明に係るグレーティングマスクの一部を拡大して模式的に示す上面図である。
【図５】図４のグレーティングマスクを用いた電荷転送部の製造工程を説明するための図であって、電荷の転送方向に沿った電荷転送部の断面図である。
【図６】同じく、図４のグレーティングマスクを用いた電荷転送部の製造工程を説明するための図であって、電荷の転送方向に沿った電荷転送部の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置によって製造された固体撮像装置の要部を示す模式的な上面図である。
【図８】図７の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿って示す画素部および電荷蓄積部の断面図である。
【図９】図７の一点鎖線Ｂ−Ｂ´に沿って示す電荷蓄積部の断面図である。
【図１０】図７の一点鎖線Ｃ−Ｃ´に沿って示すＣＣＤ部の断面図である。
【図１１】図７の一点鎖線Ｄ−Ｄ´に沿って示すＣＣＤ部の断面図である。
【図１２】図７の固体撮像装置を製造するために用いられるグレーティングマスクの上面図である。
【図１３】図１２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿ったグレーティングマスクの透過率特性を示す図である。
【図１４】図１２のグレーティングマスクの一部を拡大して模式的に示す上面図である。
【図１５】図１２の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿ったグレーティングマスクの透過率特性を示す図である。
【図１６】図１２のグレーティングマスクの一部を拡大して模式的に示す上面図である。
【図１７】図１０に示す第３の不純物層を形成するために用いるレジスト膜の製造工程を示す図で、図１０に相当する図である。
【図１８】図１１に示す第３の不純物層を形成するために用いるレジスト膜の製造工程を示す図で、図１１に相当する図である。
【図１９】図１０に示す第３の不純物層の製造工程を示す図で、図１０に相当する図である。
【図２０】図１１に示す第３の不純物層の製造工程を示す図で、図１１に相当する図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置の画素部および電荷蓄積部の図８に相当する図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置の荷蓄積部の図９に相当する図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法に用いられるグレーティングマスクの上面図である。
【図２４】図２３の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿ったグレーティングマスクの透過率を示す図である。
【図２５】図２３の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿ったグレーティングマスクの透過率を示す図である。
【図２６】図２３のグレーティングマスクの一部を示す模式的な拡大図である。
【図２７】図２１に示す第２の不純物層を形成するために用いるレジスト膜の製造工程を示す図で、図２１に相当する図である。
【図２８】図２２に示す第２の不純物層を形成するために用いるレジスト膜の製造工程を示す図で、図２１に相当する図である。
【図２９】図２１に示す第２の不純物層の製造工程を示す図で、図２１に相当する図である。
【図３０】図２２に示す第２の不純物層の製造工程を示す図で、図２２に相当する図である。
【図３１】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部を示す上面図である。
【図３２】図３１の一点鎖線Ｅ−Ｅ´に沿って示す装置の断面図である。
【図３３】図３２の一点鎖線Ｆ−Ｆ´に沿って示す装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
はじめに、本発明の原理を、従来例と比較しながら説明する。まず、従来のグレーティングマスクを用いた不純物層の形成方法の一例として、階段状に深くなる不純物層を形成する場合を図１乃至図３を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、従来の電荷転送部の製造方法に用いられる従来のグレーティングマスクの一部を拡大して模式的に説明する上面図である。同図における大小の正方形は、それぞれ光を透過させないドットパターンを示している。また、図１のドットパターン中に示される数は、各ドットパターンの相対的な面積を示しており、図中の数が大きいほど、大きな面積のドットパターンであることを示す。
【００１５】
図１に示すように、従来のグレーティングマスク１０１の透過領域１０２は、この領域１０２中、最も透過率が高い第１の領域１０２−１、第１の領域１０２−１よりも透過率が低い第２の領域１０２−２、および第２の領域１０２−２よりも透過率がさらい低い第３の領域１０２−３からなり、これらの各領域１０２−１Ａ乃至１０２−３が電荷の転送方向に向かって階段状に透過率が高くなるように配列されて形成されている。
【００１６】
最も透過率が高い第１の領域１０２−１には、透過領域１０２中最も面積の小さいドットパターン１０３が配列形成されている。また、第２の領域１０２−２には、ドットパターン１０３よりも面積が大きいドットパターン１０４が配列形成されている。そして、第３の領域１０２−３には、ドットパターン１０４よりもさらに面積が大きいドットパターン１０５が配列形成されている。
【００１７】
図２、図３は、このようなグレーティングマスクを用いた電荷転送部の製造方法を説明するための図である。
【００１８】
まず、図２に示すように、半導体基板１０６上にレジスト材料１０８を塗布し、これを図１に示すグレーティングマスク１０１を用いて露光し、これを現像することによりレジスト膜１０９を形成する。これにより、電荷の転送方向に向かって階段状に膜厚が薄くなる薄膜部１０９Ａが形成される。
【００１９】
しかし、この工程において、以下の問題が生ずることが、本願発明者等によって見出された。すなわち、同図から明らかなように、図１に示すグレーティングマスク１０１の第１の領域１０２−１と第２の領域１０２−２との境界部分、および第２の領域１０２−２と第３の領域１０２−３との境界部分の直下のレジスト材料１０８には凹部１１０が形成される。
【００２０】
このような薄膜部１０９Ａを有するレジスト膜１０９をマスクとして用いて半導体基板１０６にイオンを注入すると、図３に示すように、薄膜部１０９Ａの膜厚に対応した深さプロファイルの不純物層１０７が形成される。この際、不純物層１０７の一部には、レジスト膜１０９の凹部１１０に対応して、必要以上に不純物が深く形成された凹部１１１が形成される。
【００２１】
このような深さプロファイルの不純物層１０７が形成された場合、不純物層１０７によって形成されるポテンシャルプロファイルは、同図に点線１１２で示すように、階段状に変化するポテンシャルの段差部にポテンシャルディップ１１３が形成される。従って、不純物層１０７を転送される電荷は、ポテンシャルが深い方向に向かって転送されるが、この際、ポテンシャルディップ１１３に溜まる。これが、電荷の転送効率のより一層の向上を妨げていた。
【００２２】
このように、図１に示されるグレーティングマスク１０１を用いることにより、少ない工程により階段状の不純物層１０７を容易に製造することが可能である。しかし、このようにして製造される不純物層１０７を有する電荷転送部の構造について、本願発明者等が検討した結果、不純物層１０７によって形成されるポテンシャルプロファイル１１２にポテンシャルディップ１１３が生じ、この部分に電荷が溜まるため、転送効率の向上を妨げているという問題点を見出した。
【００２３】
次に、本発明に係る露光用マスクおよびこれを用いた半導体装置の製造方法の原理を以下に説明する。この説明においては、電荷の転送方向に向かって階段状に深くなる不純物層を形成するための露光用マスクおよびこのマスクを用いた電荷転送部の製造方法について説明する。
【００２４】
本発明は、図４に示されるグレーティングマスクを用いて不純物層を形成する。図４は、本発明にかかる半導体装置の製造方法に用いられるグレーティングマスクの一部を拡大して模式的に説明する上面図である。
【００２５】
図４に示すように、本発明に係るグレーティングマスク１の透過領域２においては、第１の領域２−１と第２の領域２−２との境界部分のうち、透過率が大きい領域（第１の領域２−１の後端部）には、ドットパターン３の面積とドットパターン４の面積との中間程度の面積のドットパターン６が形成されている。同様に、第２の領域２−２と第３の領域２−３との境界部分のうち、透過率が大きい領域（第２の領域２−２の後端部）には、ドットパターン４の面積とドットパターン５の面積との中間程度の面積のドットパターン７が形成されている。
【００２６】
具体的には、例えば第１の領域２−１のドットパターン３の面積が２、第２の領域２−２のドットパターン４の面積が６、第３の領域２−３のドットパターン５の面積が１０である場合、第１の領域２−１の後端部のドットパターン６の面積はこれらの中間の４、第２の領域２−２の後端部のドットパターン７の面積はこれらの中間の８となるように形成されている。
【００２７】
なお、ここでいう中間の面積とは、一方において隣接する面積が大きいドットパターンの面積よりは小さく、かつ、他方において隣接する面積が小さいドットパターンの面積よりは大きい面積のいずれかを意味する。従って、例えば、第１の領域２−１の後端部のドットパターン６の面積は、２よりは大きく、かつ６よりは小さい面積のいずれかであって、第１の領域２−１全体の光の透過率が一定となる面積になるように形成されればよい。第２の領域２−２の後端部のドットパターン７の面積も同様である。
【００２８】
図５、図６は、このような構造のグレーティングマスクを用いた電荷転送部の製造方法を説明するための図である。
【００２９】
まず、図５に示すように、半導体基板８上にレジスト材料９を塗布し、これを図４に示すグレーティングマスク１を用いて露光し、これを現像することによりレジスト膜１０を形成する。これにより、電荷の転送方向に向かって階段状に膜厚が薄くなる薄膜部１０Ａが形成される。
【００３０】
この際、本発明に係るグレーティングマスク１によれば、第１の領域２−１の後端部、および第２の領域２−２の後端部に形成されるドットパターン６、７の面積を従来よりも大きく形成しているため、これらの部分の光の透過率を、従来よりも低くすることができる。従って、これらの直下の薄膜部１０Ａに、図２に示されるような凹部１１０が形成されることが抑制される。
【００３１】
このような薄膜部１０Ａを有するレジスト膜１０をマスクとして用いて半導体基板８にイオンを注入すると、図６に示すように、薄膜部１０Ａの膜厚に対応した深さプロファイルの不純物層１１が形成される。すなわち、不純物層１１には、図５に示されるような凹部１１１が形成されることが抑制される。
【００３２】
このようなプロファイルの不純物層１１が形成された場合、不純物層１１によって形成されるポテンシャルプロファイルは、同図に点線１２で示すように、階段状に低くなるように形成されるとともに、ポテンシャルの段差部には、図５に示されるようなポテンシャルディップ１１３が形成されることが抑制される。従って、この製造方法により形成された不純物層１１を有する固体撮像装置によれば、転送される電荷が転送される際に、ポテンシャルディップに溜まることが抑制され、電荷の転送効率を向上させることができる。
【００３３】
以下に、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、半導体装置の製造方法の一例として、固体撮像装置の製造方法を説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置を説明する。図７は、固体撮像装置の要部を示す模式的な上面図である。図７に示すように、固体撮像装置は、画素部１３、電荷蓄積部１４、電荷転送部１５（以下、ＣＣＤ部１５と称す）を含む構成であり、これらが例えばＰ型の半導体基板上に形成されている。
【００３５】
画素部１３は、受光した光に応じて電荷を発生させる例えばフォトダイオードである。これらは、例えば互いに離間して列状に複数形成されている。また、電荷蓄積部１４は、画素部１３で発生した電荷を読み込んで蓄積するとともに、蓄積された電荷をＣＣＤ部１５に転送させる電荷転送部である。これらは、各画素部１３とＣＣＤ部１５との間にそれぞれ形成されている。また、ＣＣＤ部１５は、電荷蓄積部１４から転送された電荷を、ＣＣＤ部１５の最後段に形成されたフローティングディフュージョン部１６（ＦＤ部１６）に転送する。これは、画素部１３の列に対して略平行に形成されている。なお、ＦＤ部１６は、転送された電荷に基づいて電圧を出力する電荷電圧変換部である。
【００３６】
次に、画素部１３および電荷蓄積部１４について図８、図９を参照して詳述する。図８は、図７の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿った画素部１３および電荷蓄積部１４の部分断面図である。また、図９は、図７の一点鎖線Ｂ−Ｂ´に沿った電荷蓄積部１４部分断面図である。
【００３７】
図８に示すように、画素部１３および電荷蓄積部１４は、Ｐ型の半導体基板１７の表面に設けられたＰ型のウェル１８に形成されている。そして、各画素部１３は、それぞれ、ウェル１８の表面に形成された第１のＮ＋型の不純物層１９と、この第１のＮ＋型の不純物層１９の表面に形成された第１のＰ＋型の不純物層２０と、によって形成されている。
【００３８】
第１のＮ＋型の不純物層１９は、画素部１３から、画素部１３と電荷蓄積部１４との間の位置に至る領域にまで延長形成されている。また、第１のＰ＋型の不純物層２０は、各画素部１３に形成されている。これらの不純物層１９、２０は、フォトダイオード２１として機能する。なお、各画素部１３には、フォトダイオード２１の他に、例えばフォトダイオード２１に光を集光するためのマイクロレンズやカラーフィルタ等を備えているが、図示は省略する。
【００３９】
各電荷蓄積部１４は、図８に示すように、第１のＮ＋型の不純物層１９とは離間してウェル１８の表面に形成された第２のＮ＋型の不純物層２２と、この第２のＮ＋型の不純物層２２を含むウェル１８上に絶縁膜２３を介して形成された第１の転送電極２４と、によって形成されている。
【００４０】
第２のＮ＋型の不純物層２２は、電荷蓄積部１４とＣＣＤ部１５との間に至る領域まで延長形成されており、後述するＣＣＤ部１５の第３のＮ＋型の不純物層２５に接触するように形成されている。
【００４１】
さらに、図９に示すように、第２のＮ＋型の不純物層２２は、第１の転送電極２４と実質的に同一の幅で形成されている。なお、これらの第２のＮ＋型の不純物層２２は、それぞれ互いに離間して平行に形成されている。
【００４２】
このような第２のＮ＋型の不純物層２２の間には、第２のＰ＋不純物層２６が形成されている。この第２のＰ＋不純物層２６は、第２のＮ＋型の不純物層２２を転送される電荷が、隣接する第２のＮ＋型の不純物層２２に移動することを抑制するために設けられている。
【００４３】
また、図８に示すように、第１の転送電極２４は、第２のＮ＋型の不純物層２２上、およびこの第２のＮ＋型の不純物層２２と画素部１３の第１のＮ＋型の不純物層１９との間のウェル１８上に、絶縁膜２３を介して形成されている。なお、第１の転送電極２４は、例えばポリシリコンにより形成されたものである。
【００４４】
次に、ＣＣＤ部１５について図１０、図１１を用いて詳述する。図１０は、図７の一点鎖線Ｃ−Ｃ´に沿ったＣＣＤ部１５の断面図である。さらに図１１は、図７の一点鎖線Ｄ−Ｄ´に沿ったＣＣＤ部１５の断面図である。
【００４５】
図１０に示すように、ＣＣＤ部１５は、ウェル１８の表面に列状に形成された複数の第３のＮ＋型の不純物層２５と、各第３のＮ＋型の不純物層２５上に絶縁膜２３を介して形成された複数の長方形の第２の転送電極２７と、によって形成されている。
【００４６】
図１０に示すように、各第３のＮ＋型の不純物層２５は、電荷の転送方向に向かって一定の割合で深くなるように形成されている。また、各第３のＮ＋型の不純物層２５は、不純物が最も深く形成される箇所が、これに隣接する第３のＮ＋型の不純物層２５のうち、不純物が最も浅く形成される箇所に接触するように形成されている。
【００４７】
さらに、図１１に示すように、第３のＮ＋型の不純物層２５は、その両側部２５−２の不純物の深さが、中央部２５−１の不純物の深さよりも浅くなるように形成されている。
【００４８】
また、図１０に示すように、各第２の転送電極２７は、それぞれ互いに離間して形成されている。さらに、各第２の転送電極２７は、この電極２７の形状を構成する一辺が、第３のＮ＋型の不純物層２５上のうち、不純物が最も深い箇所に一致する位置に形成されている。なお、第２の転送電極２７は、例えばポリシリコンにより形成されたものである。
【００４９】
このようなＣＣＤ部１５を転送される電荷は、最終的に図７に示されるＦＤ部１６に転送される。そして、このＦＤ部１６で電荷を電圧に変換し、ここで得られた電圧に基づいて画像を出力することにより、所望の画像を得ることができる。
【００５０】
次に、上述の固体撮像装置の製造方法として、ＣＣＤ部１５の製造方法について、図１２乃至図２０を参照して説明する。
【００５１】
図１２は、グレーティングマスク２８の構造を示す上面図である。図１２に示すように、グレーティングマスク２８は、光の透過率が位置に応じて徐々に変化する複数個の透過領域２８Ａが、光の透過率が低い低透過領域２８Ｂで囲われた構造を有している。このグレーティングマスク２８は、例えばガラス基板等の透明樹脂基板上に、例えばクロム膜等の遮光膜からなるドットパターンが、その面積を適宜調節されて形成されたものである。すなわち、各透過領域２８Ａには、小さい面積のドットパターンが形成され、低透過領域２８Ｂには、大きい面積のドットパターンがそれぞれ形成されたものである。なお、図中のＸ−Ｘ´方向は電荷の転送方向であり、図中のＹ−Ｙ´方向は電荷の転送方向に対して垂直な方向である。
【００５２】
ここで、図１２に示されるグレーティングマスク２８をより詳細に説明するために、まずは、図１２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿った方向のグレーティングマスク２８の透過率特性、および構造について図１３および図１４を参照して説明する。
【００５３】
図１３は、図１２の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿ったグレーティングマスク２８の透過率特性を示す図である。図１３において、横軸はグレーティングマスク２８におけるＸ−Ｘ´方向に沿った位置を示し、縦軸は透過率を示す。図１３に示すように、グレーティングマスク２８の一点鎖線Ｘ−Ｘ´方向に沿った光の透過率は、電荷の転送方向に向かって連続的に高くなるように形成されており、かつ、これが各透過領域２８Ａ毎に繰り返されている。
【００５４】
図１４は、図１２に示されるグレーティングマスク２８の一部を拡大して模式的に示す上面図である。同図における大小の正方形は、それぞれ光を透過させないドットパターンを示している。また、図１４のドットパターン中に示される数は、各ドットパターンの相対的な面積を示しており、図中の数が大きいほど、大きな面積のドットパターンであることを示す。なお、図１４中のＸ−Ｘ´方向は、図１２のＸ−Ｘ´に対応している。
【００５５】
図１４に示すように、グレーティングマスク２８の一つの透過領域２８Ａには、電荷の転送方向に向かって、徐々に面積が小さくなるドットパターン２９が形成されている。しかし、透過率に大きな差がある透過領域２８Ａの境界部分のうち、透過率が低い部分、すなわち、各透過領域２８Ａの先端部分に形成されるドットパターン３０は、このドットパターン３０に隣接する２つのドットパターン２９の面積の中間の面積を有するように形成されている。透過領域２８Ａには、このようなドットパターン２９、３０が、透過領域２８Ａ毎に繰り返されて形成されている。
【００５６】
具体的には例えば以下の通りである。透過領域２８Ａに形成されるドットパターン２９は、電荷の転送方向に向かって、面積が８、６、４と一定の割合で小さくなるように形成されている。しかし、透過領域２８Ａの先端部分に形成されるドットパターン３０は、従来のように面積が２とはならず、面積が４と８の中間である６となるように形成されている。すなわち、透過領域２８Ａの先端部分に形成されるドットパターン３０の面積は、従来よりも大きく形成されている。透過領域２８Ａには、このような面積比のドットパターン２９、３０が形成されており、これが透過領域２８Ａ毎に繰り返し形成されている。
【００５７】
透過領域２８Ａのドットパターン２９、３０を図１４に示すように形成することにより、電荷の転送方向に向かって、透過領域２８Ａの光の透過面積を増加させることができる。しかし、透過領域２８Ａの先端部分においては、光の透過面積が増加せず、最大の透過面積と最小の透過面積との中間の光の透過面積となっている。すなわち、透過領域２８Ａの先端部分においては光の透過面積を従来よりも小さくしている。従って、図１３に点線３１で示すように、透過領域２８Ａの先端部分の光の透過率が必要以上に大きくなることが抑制されると同時に、図１３に示すように、電荷の転送方向に向かって、一定の割合で連続的に透過率が高くなる透過率特性を実現することができる。
【００５８】
なお、ここでいうドットパターン３０の中間の面積とは、一方において隣接する面積が大きいドットパターン２９の面積よりは小さく、かつ、他方において隣接する面積が小さいドットパターン２９の面積よりは大きい面積のいずれかであって、透過領域２８ＡのＸ−Ｘ´方向における全体の光の透過率が電荷の転送方向に向かって一定の割合で増加する程度の面積を意味する。
【００５９】
次に、図１２の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った方向のグレーティングマスク２８の透過率特性、および構造について図１５および図１６を参照して説明する。
【００６０】
図１５は、図１２の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿ったグレーティングマスク２８の透過率特性を示す図である。図１５において、横軸はグレーティングマスク２８におけるＹ−Ｙ´方向に沿った位置を示し、縦軸は透過率を示す。図１５に示すように、電荷の転送方向に対して垂直方向の光の透過率は、透過領域２８Ａの中央部２８Ａ−１においては一定である。しかし、透過領域２８Ａの両側部２８Ａ−２においては、中央部２８Ａ−１の透過率より低くなっている。
【００６１】
図１６は、図１２に示されるグレーティングマスク２８の一部を拡大して模式的に示す上面図である。同図は、図１４に示されるグレーティングマスク２８の一部領域を含み、この周囲の領域に至る部分までを拡大して模式的に示している。なお、図１６おける大小の正方形、およびその中の数は、それぞれ図１４と同じ意味であり、また、図１６中のＸ−Ｘ´方向、Ｙ−Ｙ´方向は、それぞれ図１２のＸ−Ｘ´、Ｙ−Ｙ´に対応している。
【００６２】
図１６に示すように、グレーティングマスク２８の低透過領域２８Ｂには、面積の大きなドットパターン３２が格子状に配列形成されている。なお、図１６においては、この面積を例えば２５としている。
【００６３】
これに対して、グレーティングマスク２８の透過領域２８Ａのうち、図１４に示される中央部２８Ａ−１のドットパターン２９、３０は、それぞれ図１６に示すように、図中のＹ−Ｙ´方向に沿って、等しい面積になるように形成されている。
【００６４】
しかし、グレーティングマスク２８の透過領域２８Ａのうち、低透過領域２８Ｂとの境界部分、すなわち、透過領域２８Ａの両側部２８Ａ−２には、中央部２８Ａ−１に形成されるドットパターン２９、３０の面積と、低透過領域２８Ｂに形成されるドットパターン３２の面積との中間の面積のドットパターン３３が形成されている。
【００６５】
具体的には例えば以下の通りである。透過領域２８Ａの中央部２８Ａ−１に形成されるドットパターン２９、３０は、図中のＹ−Ｙ´方向に沿って、それぞれ等しい面積（例えば６）になるように形成されている。しかし、透過領域２８Ａの両側部２８Ａ−２に形成されるドットパターン３３は、従来のように面積が６とはならず、面積が６と２５の中間である例えば１０となるように形成されている。
【００６６】
透過領域２８Ａの中央部２８Ａ−１のドットパターン２９、３０および両側部のドットパターン３３を図１６に示すように形成することにより、透過領域２８Ａの中央部２８Ａ−１においては光の透過面積を一定にすることができる。そして、透過領域２８Ａの両側部２８Ａ−２においては、中央部２８Ａ−１の光の透過面積と等しくせず、中央部２８Ａ−１の透過面積と低透過領域２８Ｂの透過面積との中間の光の透過面積にすることができる。すなわち、透過領域２８Ａの両側部２８Ａ−２の光の透過面積を、中央部２８Ａ−１の光の透過面積よりも小さくすることができる。
【００６７】
以上のように、両側部２８Ａ−２のドットパターン３３を従来よりも大きくすることにより、図１５に点線３４で示すように、透過領域２８Ａの両側部２８Ａ−２の光の透過率が必要以上に大きくなることを抑制することができると同時に、図１５に示すように、両側部２８Ａ−２の光の透過率を、中央部２８Ａ−１よりも低くすることができる。
【００６８】
なお、両側部２８Ａ−２のドットパターン３３の中間の面積とは、一方において隣接する面積が大きいドットパターン３２の面積よりは小さく、かつ、他方において隣接する面積が小さいドットパターン２９（３０）の面積よりは大きい面積のいずれかであって、中央部２８Ａ−１に比べて両側部２８Ａ−２の透過率が低くなる程度の面積を意味する。
【００６９】
すなわち、上述のグレーティングマスク２８は、低透過領域２８Ｂと透過領域２８Ａとの境界部分、若しくは透過領域２８Ａの境界部分といった、透過率が不連続的に変化する部分のうち、透過率の高い方の透過領域２８Ａの光の透過面積を従来よりも減少させたものであり、これにより、光の透過率が少なくとも必要以上に大きくなることが抑制される。
【００７０】
なお、図１６に示すグレーティングマスク２８のドットパターン２９、３０、３２、３３は、対応するマスクの設計データに基づいて透明樹脂基板上に形成される。
【００７１】
次に、以上に説明したグレーティングマスク２８を用いたＣＣＤ部１５の製造方法について、図１７乃至図２０を参照して説明する。なお、図１７、図１９は、ＣＣＤ部１５の製造方法を説明するための図であって、図１の一点鎖線Ｃ−Ｃ´に沿って示すＣＣＤ部１５の断面図であり、図１８、図２０は、ＣＣＤ部１５の製造方法を説明するための図であって、図１の一点鎖線Ｄ−Ｄ´に沿って示すＣＣＤ部１５の断面図である。
【００７２】
まず、図１７および図１８に示すように、ウェル１８が形成された半導体基板１７上に、絶縁膜２３を形成する。そして、この絶縁膜２３上に、レジスト材料３５を一様に塗布する。このレジスト材料３５上に、上述のグレーティングマスク２８を、Ｘ−Ｘ´方向が図１に示されるＣ−Ｃ´方向に沿うように位置あわせした後、このグレーティングマスク２８を用いてレジスト材料３５を露光し、さらに、このレジスト材料３５を、例えばアルカリ性のエッチング液に浸すことにより、レジスト材料３５を現像する。
【００７３】
これにより、グレーティングマスク２８の透過領域２８Ａの透過率特性に対応した膜厚の薄膜部３６Ａを有するレジスト膜３６が形成される。この際、グレーティングマスク２８は、透過領域２８Ａの先端部および両側部２８Ａ−２の光の透過率が従来よりも低くなるように形成されているため、薄膜部３６Ａの先端部および両側部２６Ａ−２に凹部が形成されることが抑制される。
【００７４】
さらに、図１８に示すように、薄膜部３６Ａは、この中央部３６Ａ−１が、両側部３６Ａ−２よりも薄くなるように形成される。
【００７５】
次に、図１９および図２０に示すように、薄膜部３６Ａを有するレジスト膜３６をマスクとして用いて、ｎ型のイオンをウェル１８に注入する。このとき、薄膜部３６Ａの膜厚が薄い箇所ほどイオンが深く注入される。従って、１度のイオン注入により、レジスト膜３６の薄膜部３６Ａの膜厚に対応した深さの第３のＮ＋型の不純物層２５が形成される。
【００７６】
すなわち、電荷の転送方向においては、図１９に示すように、電荷の転送方向に向かった先端部に凹部が形成されることなく、電荷の転送方向に向かって連続的に一定の割合で深くなる第３のＮ＋型の不純物層２５を形成することができる。
【００７７】
従って、第３のＮ＋型の不純物層２５によって形成されるポテンシャルは、この領域２５の深さプロファイルに対応したプロファイルで形成される。すなわち、図１９に点線３７に示すように、ポテンシャルディップが形成されることが抑制され、電荷の転送方向に向かって深くなるポテンシャルプロファイルが形成される。
【００７８】
一方、電荷の転送方向に垂直な方向においては、図２０に示すように、両側部２５−２に凹部が形成されることなく、かつ、両側部２５−２が中央部２５−１よりも深い第３のＮ＋型の不純物層２５を形成することができる。
【００７９】
従って、第３のＮ＋型の不純物層２５によって形成されるポテンシャルは、この領域２５の深さプロファイルに対応したプロファイルで形成される。すなわち、図２０に点線３８に示すように、ポテンシャルディップが形成されるが抑制され、さらに、両側部が中央部に比べて深くなるポテンシャルプロファイルが形成される。
【００８０】
最後に、レジスト膜３６を例えばアッシングにより除去した後、各第３のＮ＋型の不純物層２５上の所定の位置に、絶縁膜２３を介して第２の転送電極２７を、例えばパターニングにより形成する。これにより、図１０および図１１に示されるＣＣＤ部１５を製造することができる。
【００８１】
以上に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、第３のＮ＋型の不純物層２５によって形成されるポテンシャルプロファイルに、ポテンシャルディップが発生することが抑制される。
【００８２】
また、このように製造された固体撮像装置によれば、電荷の転送方向においては、先端部に凹部が形成されず、かつ、電荷の転送方向に向かって一定の割合で深くなる第３のＮ＋型の不純物層２５を有する。従って、電荷を効率的に転送することができると同時に、残像特性を向上させることができる。
【００８３】
さらに、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、電荷の転送方向に対して垂直方向においては、両側部２５−２に凹部が形成されず、かつ、両側部２５−２が中央部２５−１より浅い第３のＮ＋型の不純物層２５を有する。従って、電荷の転送特性を向上させることができる。
【００８４】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、従来よりも電荷の転送効率が向上した固体撮像装置を製造することができる。
【００８５】
具体的には、例えば第３のＮ＋型の不純物層２５が７００段形成されたＣＣＤ部１５の転送効率は、従来の転送効率がおよそ８０％程度であったのに対し、上述の実施形態においては、およそ９５％まで向上することが、本願発明者等によって確認された。さらに、残像特性は、およそ３０％程度向上することが、本願発明者等によって確認された。
【００８６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する。なお、以下の説明においては、第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法と異なる箇所のみを説明する。
【００８７】
第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法と比較して、使用されるグレーティングマスクが異なる。第２の実施形態においては、この異なるグレーティングマスクを用いて電荷蓄積部の第２のＮ型の不純物層を形成する方法について説明する。
【００８８】
第２の実施形態に係る固体撮像装置によって製造される固体撮像装置の上面図は図１と同様であり、また、図１の一点鎖線Ｃ−Ｃ´に沿った断面、および図１の一点鎖線Ｄ−Ｄ´に沿った断面は、それぞれ図１０、図１１と同様である。
【００８９】
図２１は、図１に示す第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置を、一点鎖線Ａ−Ａ´に沿って示す画素部および電荷蓄積部の部分断面図である。また、図２２は、図１に示す第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置を、一点鎖線Ｂ−Ｂ´に沿って示す電荷蓄積部の部分断面図である。
【００９０】
図２１に示すように、第２のＮ＋型の不純物層４０は、前段部４０−１および後段部４０−２からなる。これらは共に、電荷の転送方向に向かって不純物の深さが深くなるように形成されている。しかし、後段部４０−２の深さの傾きＳ２は、前段部４０−１の深さの傾きＳ１よりも大きくなるように形成されている。
【００９１】
また、図２２に示すように、第２のＮ＋型の不純物層４０は、その両側部４０−４の不純物の深さが、中央部４０−３の不純物の深さよりも浅くなるように形成されている。
【００９２】
次に、この第２のＮ＋型の不純物層４０を形成するためのグレーティングマスク４１について、図２３乃至図２６を参照して説明する。
【００９３】
図２３は、グレーティングマスク４１の構造を示す上面図である。図２３に示すように、グレーティングマスク４１も、図１２に示すグレーティングマスク２８と同様に、光の透過率が位置に応じて徐々に変化する透過領域４１Ａが、光をほとんど透過させない低透過領域４１Ｂで囲われた構造である。
【００９４】
さらに透過領域４１Ａは、第２のＮ＋型の不純物層４０の前段部４０−１を形成するための前段部４１Ａ−１、および後段部４０−２を形成するための後段部４１Ａ−２からなる。また、これらの前段部４１Ａ−１、後段部４１Ａ−２はそれぞれ、第２のＮ＋型の不純物層４０の両側部４０−４を形成するための両側部４１Ａ−４、および中央部４０−３を形成するための中央部４１Ａ−３からなる。なお、実際には第２のＮ＋型の不純物層４０は並列に複数形成されるため、グレーティングマスク４１は、透過領域４１Ａが互いに離間して並列に複数形成されるが、ここでは１つの第２のＮ＋型の不純物層４０を形成するためのグレーティングマスク４１として説明する。
【００９５】
図２４は、図２３の一点鎖線Ｘ−Ｘ´に沿ったグレーティングマスク４１の透過率特性を示す図であり、図２５は、図２３の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿ったグレーティングマスク４１の透過率特性を示す図である。これらの両図において、横軸はグレーティングマスク４１におけるＸ−Ｘ´方向およびＹ−Ｙ´方向に沿った位置を示し、縦軸は透過率を示す。
【００９６】
図２４に示すように、図２３の一点鎖線Ｘ−Ｘ´方向は電荷の転送方向であり、この方向に沿った光の透過率は、透過領域４１Ａの前段部４１Ａ−１においては、電荷の転送方向に向かって連続的に一定の傾きＳ３で高くなる。そして、透過領域４１Ａの後段部４１Ａ−２においては、前段部４１Ａ−１の傾きＳ３よりも大きな傾きＳ４で、電荷の転送方向に向かって連続的に高くなる。
【００９７】
また、図２５に示すように、図２３の一点鎖線Ｙ−Ｙ´に沿った光の透過率は、中央部４１Ａ−３に比べて両側部４１Ａ−４の光の透過率が低くなる。
【００９８】
図２６は、グレーティングマスク４１の一部を拡大して模式的に示す上面図である。図２６においても図１６と同様に、大小の正方形は、それぞれ光を透過させないドットパターンを示している。また、図２６のドットパターン中に示される数は、各ドットパターンの相対的な面積を示しており、図中の数が大きいほど、大きな面積のドットパターンであることを示す。なお、図２６中のＸ−Ｘ´方向およびＹ−Ｙ´方向は、それぞれ図２３のＸ−Ｘ´方向およびＹ−Ｙ´方向に対応している。
【００９９】
図２６に示されるように、グレーティングマスク４１の低透過領域４１Ｂには、面積の大きなドットパターン４２が、透過領域４１Ａを囲うように格子状に配列形成されている。なお、図２６においては、このドットパターン４２の面積を例えば２５としている。
【０１００】
これに対して、透過領域４１Ａの前段部４１Ａ−１には、図中のＸ−Ｘ´方向においては、電荷の転送方向に向かって、徐々に面積が小さくなるドットパターン４３が形成されている。そして、前段部４１Ａ−１の先端部に形成されるドットパターン４４は、図中のＸ−Ｘ´方向においてこれに隣接するドットパターン４２およびドットパターン４３の面積の中間の面積を有するように形成されている。この点は、図１６と同様である。
【０１０１】
また、透過領域４１Ａの後段部４１Ａ−２には、前段部４１Ａ−１のドットパターン４３の電荷の転送方向に向かった面積減少率よりも大きな割合で面積が減少するドットパターン４５が形成されている。そして、後段部４１Ａ−２の後端部分に形成されるドットパターン４６は、図中のＸ−Ｘ´方向においてこれに隣接するドットパターン４５およびドットパターン４２の面積の中間の面積を有するように形成されている。
【０１０２】
具体的には、前段部４１Ａ−１のドットパターン４３の電荷の転送方向に向かった面積減少率が２であれば、後段部４１Ａ−２のドットパターン４５の電荷の転送方向に向かった面積減少率は例えば３になるように形成されている。さらに、後段部４１Ａ−２の後端部に形成されるドットパターン４６は、これに隣接するドットパターン４５およびドットパターン４２の面積がそれぞれ１１、２５の中間の面積を有するように形成されている。
【０１０３】
なお、前段部４１Ａ−１の先端部のドットパターン４４、および後段部４１Ａ−２の後端部のドットパターン４６の中間の面積とは、図１６に示されるドットパターン３０の中間の面積と同様の意味である。
【０１０４】
また、透過領域４１Ａの両側部４１Ａ−４に形成されるドットパターン４７は、低透過領域４１Ｂに形成されるドットパターン４２の面積と、中央部４１Ａ−３に形成されるドットパターン４３乃至４６の面積との中間の面積になるように形成されている。この点も、図１６と同様である。
【０１０５】
なお、このドットパターン４７の中間の面積とは、図１６に示されるドットパターン３３の中間の面積と同様の意味である。
【０１０６】
図２６に示すように各ドットパターン４２乃至４７を適宜形成することにより、図２４に点線４８で示すように、前段部４１Ａ−１の先端部および後段部４１Ａ−２の後端部の光の透過率が必要以上に大きくなることが抑制されると同時に、図２４に示すように、前段部４１Ａ−１および後段部４１Ａ−２ともに、電荷の転送方向に向かって、一定の割合で連続的に透過率が高くなる透過率特性を実現することができる。
【０１０７】
さらに、図２５に点線４９で示すように、両側部４１Ａ−４の光の透過率が必要以上に大きくなることが抑制されると同時に、図２５に示すように、両側部４１Ａ−４の光の透過率が、中央部４１Ａ−３よりも低くなる透過率特性を実現することができる。
【０１０８】
次に、以上に説明したグレーティングマスク４１を用いた電荷蓄積部１４の製造方法について、図２７乃至図３０を参照して説明する。なお、図２７、図２９は、電荷蓄積部１４の製造方法を説明するための図であって、図１の一点鎖線Ａ−Ａ´に沿って示す電荷蓄積部１４の断面図であり、図２８、図３０は、電荷蓄積部１４の製造方法を説明するための図であって、図１の一点鎖線Ｂ−Ｂ´に沿って示す電荷蓄積部１４の断面図である。なお、この製造方法は、用いるグレーティングマスク４１が異なるのみであり、他はＣＣＤ部１５の製造方法と同様であるため、簡単に説明する。
【０１０９】
まず、図２７および図２８に示すように、絶縁膜２３上に、レジスト材料３５を一様に塗布する。続いて、グレーティングマスク４１を、Ｘ−Ｘ´方向が図１に示されるＡ−Ａ´方向に沿うように位置あわせした後、このグレーティングマスク４１を用いてレジスト材料３５を露光し、さらに現像する。
【０１１０】
これにより、グレーティングマスク４１の透過領域４１Ａの透過率特性に対応した膜厚の薄膜部５０Ａを有するレジスト膜５０が形成される。この際、グレーティングマスク４１は、透過領域４１Ａの前段部４１Ａ−１の先端部、後段部４１Ａ−２の後端部、および両側部４１Ａ−４の光の透過率が従来よりも低くなるように形成されているため、薄膜部５０Ａの先端部、後端部、および両側部に凹部が形成されることが抑制される。
【０１１１】
さらに、図２８に示すように、薄膜部５０Ａは、両側部が中央部よりも薄くなるように形成される。
【０１１２】
次に、図２９および図３０に示すように、レジスト膜５０をマスクとして用いて、ｎ型のイオンをウェル１８に注入する。これにより、１度のイオン注入により、薄膜部５０Ａの膜厚に対応した深さの第２のＮ＋型の不純物層４０が形成される。
【０１１３】
すなわち、電荷の転送方向においては、図２９に示すように、電荷の転送方向に向かった先端部および後端部に凹部が形成されることなく、電荷の転送方向に向かって深くなる第２のＮ＋型の不純物層４０を形成することができる。
【０１１４】
従って、第２のＮ＋型の不純物層４０によって形成されるポテンシャルは、この領域４０の深さプロファイルに対応したプロファイルで形成される。すなわち、図２９に点線５１に示すように、ポテンシャルディップが形成されることなく、電荷の転送方向に向かって深くなるポテンシャルプロファイルが形成される。
【０１１５】
さらに、第２のＮ＋型の不純物層４０は、後段部４０−２が前段部４０−１よりも深さの傾斜が深いため、ポテンシャルプロファイルも、この深さプロファイルに対応して形成される。
【０１１６】
また、電荷の転送方向に垂直な方向においては、図３０に示すように、両側部４０−４に凹部が形成されることなく、かつ、両側部４０−４が中央部４０−３よりも深い第２のＮ＋型の不純物層４０を形成することができる。
【０１１７】
従って、第２のＮ＋型の不純物層４０によって形成されるポテンシャルは、この領域４０の深さプロファイルに対応したプロファイルで形成される。すなわち、図３０に点線５２に示すように、ポテンシャルディップが形成されることなく、両側部が中央部に比べて深くなるポテンシャルプロファイルが形成される。
【０１１８】
最後に、レジスト膜５０を例えばアッシングにより除去した後、各第２のＮ＋型の不純物層４０を含む所定の位置に、絶縁膜２３を介して第１の転送電極２４を、例えばパターニングにより形成する。これにより、図２１および図２２に示される電荷蓄積部１４を製造することができる。
【０１１９】
以上に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、第２のＮ＋型の不純物層４０によって形成されるポテンシャルプロファイルに、ポテンシャルディップが発生することが抑制される。
【０１２０】
また、このように製造された固体撮像装置によれば、電荷の転送方向においては、先端部および後端部に凹部が形成されず、かつ、電荷の転送方向に向かって深くなる第２のＮ＋型の不純物層４０を有する。従って、電荷を効率的に転送することができると同時に、残像特性を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、第２のＮ＋型の不純物層４０は、後段部４０−２の深さの傾きが前段部４０−１よりも大きいため、より電荷の転送特性を向上させることができる。
【０１２２】
また、このように製造された固体撮像装置によれば、電荷の転送方向に対して垂直方向においては、両側部４０−４に凹部が形成されず、かつ、両側部４０−２が中央部４０−１より浅い第２のＮ＋型の不純物層４０を有する。従って、電荷の転送特性を向上させることができる。
【０１２３】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によれば、第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置と比較して、より電荷の転送効率を向上させることができる。
【０１２４】
以上に、第１、第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法およびこれらの製造方法によって製造された固体撮像装置を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【０１２５】
例えば、第１の実施形態において適用されたグレーティングマスク２８と、第２の実施形態において適用されたグレーティングマスク４１とは、それぞれ別の形態として説明したが、これらのグレーティングマスク２８、４１を一枚のマスクとして形成し、第３のＮ＋型の不純物層２５と、第２のＮ＋型の不純物層４０とを、一度の工程で形成してもよい。
【０１２６】
また、第１、第２の実施形態に適用されたグレーティングマスク２８に形成されるドットパターン２９、３０、３２、３３、およびグレーティングマスク４１に形成されるドットパターン４２乃至４７の面積比、形状、および数は、説明を簡略化するために単純化して説明した。従って、それぞれのドットパターン２９、３０、３２、３３、４２乃至４７の面積比、形状、および数は、それぞれ限定されるものではない。すなわち、本発明に係るグレーティングマスクは、透過率に大きな差を有する透過率の境界部分のうち、透過率の高い方の領域の光の透過面積が小さくなるように形成されたマスクを全て含むものである。
【０１２７】
従って、本発明に係るグレーティングマスクは、例えば透明樹脂基板上に遮光性のクロム膜を一様に形成し、このクロム膜に、位置によってそれぞれ光の透過面積が異なるように開口されたドットパターンを形成することにより製造されたものであってもよい。また、光を遮断するドットパターンまたは光を透過させるドットパターンの密度を調節することにより形成されたグレーティングマスクにおいても、適用可能である。
【０１２８】
なお、本願において、マスク、若しくは露光用マスクと称する場合は、上述した本発明に係るグレーティングマスクのようにマスク自身を示す他、これらのマスクを形成するための設計データも含むものとする。
【０１２９】
また、第１、第２の実施形態に係る固体撮像装置に形成される半導体基板、および各不純物層の導電型は、本発明においては限定されない。
【０１３０】
次に、上述の各実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置を用いたラインセンサモジュールについて、第３の実施形態として説明する。
【０１３１】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置を用いたラインセンサモジュールである。以下に、この第３の実施形態に係る固体撮像装置、すなわちラインセンサモジュールについて説明する。なお、ラインセンサモジュールは、第２の実施形態に係る固体撮像装置を用いたものであってもよい。
【０１３２】
図３１は、本実施形態によるラインセンサモジュールを示す上面図である。図３１に示すように、ラインセンサモジュールは、プリント基板６０の表面に、第１の実施形態に係る固体撮像装置（以下、これを固体撮像素子７０と称す）を内部に含む固体撮像装置６１、および複数の半導体部品６２がそれぞれ実装されたものである。
【０１３３】
このうち、固体撮像装置６１はセンサ基板６３を有しており、このセンサ基板６３の表面上に固体撮像素子７０（図３１においては図示せず）が配置されている。また、センサ基板６３の表面には、固体撮像素子７０を囲うように接着剤６４が塗布若しくは形成されており、この接着剤６４を介してセンサ基板６３上には、ガラス基板６５が配置されている。また、センサ基板６３の裏面には、複数の半田ボール６６が形成されている。なお、固体撮像素子のＣＣＤ部１３は、最終的にこれらの半田ボール６６に導通している。
【０１３４】
このような固体撮像装置６１は、複数の半田ボール６６が、センサ基板６３の表面に設けられた複数の電極６７に接触するように、プリント基板６０の表面上に実装されている。
【０１３５】
図３２は、図３１の一点鎖線Ｅ−Ｅ´に沿ったラインセンサモジュールの断面図である。図３２に示すように、固体撮像装置６１は、受光面、すなわち、ガラス基板６５の表面が、プリント基板６１に対して垂直になるように、プリント基板６１の表面に実装されている。
【０１３６】
また、固体撮像装置６１に設けられた複数の半田ボール６６は、それぞれこの装置６１とプリント基板１２とが接触する面に片寄って形成されている。
【０１３７】
図３３は、図３２の一点鎖線Ｆ−Ｆ´に沿った固体撮像装置６１の断面図である。以下に、図３３を参照して、固体撮像装置６１をさらに詳しく説明する。図３３に示すように、上述の固体撮像装置６１を構成するセンサ基板６３は、例えばシリコンからなる半導体基板６８を有している。半導体基板６８の表面には、第１の絶縁膜６９が形成されており、この第１の絶縁膜６９上に、固体撮像素子７０が配置されている。
【０１３８】
また、半導体基板６８上の第１の絶縁膜６９の一部は除去されており、この除去された領域には、パッド７１が形成されている。そして、このパッド７１の下には、半導体基板６８を貫通する貫通孔が形成されている。なお、パッド７１は、上述の固体撮像素子７０と、半導体基板６８の表面に形成された配線（図示せず）により導通している。
【０１３９】
貫通孔の側面には、第２の絶縁膜７２が形成されている。この第２の絶縁膜７２の表面には、パッド７１に接続されるように金属膜７３が形成されている。この貫通孔の内部に形成された第２の絶縁膜７２および金属膜７３により、貫通電極７４が形成されている。
【０１４０】
第２の絶縁膜７２は、半導体基板６８の裏面にも形成されている。また、金属膜７３は、半導体基板６８の裏面にも、第２の絶縁膜７２を介して形成されている。半導体基板６８の裏面に形成された金属膜７３は、配線状に形成されている。
【０１４１】
この第２の絶縁膜７２および配線状の金属膜７３を含む半導体基板６８の裏面には、ソルダーレジスト膜７５が形成されている。このソルダーレジスト膜７５は、配線状の金属膜７３の一部を露出するように形成されている。そして、ソルダーレジスト膜７５から露出された配線状の金属膜７３の表面には、上述の半田ボール６６が形成されている。
【０１４２】
すなわち、固体撮像素子７０は、半導体基板６８の表面に形成された配線（図示せず）、貫通電極７３、半導体基板６８の裏面に形成された配線状の金属膜７３を介して、半田ボール６６に導通している。
【０１４３】
このような半田ボール６６を含むセンサ基板６３の表面上、すなわち、半導体基板６８上には、第１の絶縁膜６９を介して接着剤６４が設けられており、この接着剤６４を介して、センサ基板６３上には、ガラス基板６５が配置、固定されている。
【０１４４】
以上に説明した固体撮像装置６１が、上述のように、プリント基板６０に対して垂直になるように、プリント基板６０の表面に実装されている。
【０１４５】
このラインセンサモジュールは、以下のように製造される。すなわち、まず、固体撮像装置６１を、プリント基板６０に対して垂直に配置するとともに、固体撮像装置６１の半田ボール６６を、プリント基板６０の電極６７に接触させる。この後、プリント基板６０全体を加熱することにより、プリント基板６０の表面に固体撮像装置６１を固定する。これにより、ラインセンサモジュールが製造される。
【０１４６】
このようなラインセンサモジュールは、チップサイズであるにも関わらず、センサとしての機能を有する。具体的には、例えば原稿から反射された光を、プリント基板６０に対して平行な方向に入射させ、固体撮像装置６１の内部の固体撮像素子７０で受光することにより、原稿を読み取ることが可能である。
【０１４７】
以上に説明したラインセンサモジュールは、このモジュールの一部を構成する固体撮像素子７０による電荷の転送効率が従来の固体撮像素子よりも優れているため、ラインセンサモジュールの性能を向上させることができる。
【０１４８】
また、このラインセンサモジュールは、固体撮像装置６１が、半田ボール６６によって支持された状態でプリント基板６０の表面上に強固に実装されている。従って、信頼性に優れたラインセンサモジュールが提供される。
【０１４９】
以上に第３の実施形態に係るラインセンサモジュールについて説明した。しかし、ラインセンサモジュールの形態は、第３の実施形態に限定されるものではない。例えば、レンズを内部に保持するレンズ保持体の内部に、上述のラインセンサモジュールが実装された、いわゆるレンズ縮小型のラインセンサであってもよい。また、プリント基板６０の表面に、複数の固体撮像装置６１が列状に実装されるとともに、この装置６１の列に対して平行な方向に、セルフフォーカスレンズアレーが実装されており、プリント基板６０の裏面には、光源から発せられた光を導光し、原稿に向かって出射する導光体が形成された、いわゆる密着型のラインセンサであってもよい。なお、この密着型のラインセンサにおいては、プリント基板６０の形状は限定されず、例えば円弧状のプリント基板であってもよいし、また、複数のプリント基板が連結されたものであってもよい。
【符号の説明】
【０１５０】
１・・・グレーティングマスク
２・・・透過領域
２−１・・・第１の領域
２−２・・・第２の領域
２−３・・・第３の領域
３〜７・・・ドットパターン
８・・・半導体基板
９・・・レジスト材料
１０・・・レジスト膜
１０Ａ・・・薄膜部
１１・・・不純物層
１２・・・ポテンシャルプロファイル
１３・・・画素部
１４・・・電荷蓄積部
１５・・・電荷転送部（ＣＣＤ部）
１６・・・ＦＤ部
１７・・・半導体基板
１８・・・ウェル
１９・・・第１のＮ＋型不純物層
２０・・・第１のＰ＋型不純物層
２１・・・フォトダイオード
２２・・・第２のＮ＋型不純物層
２３・・・絶縁膜
２４・・・第１の転送電極
２５・・・第３のＮ＋型不純物層
２５−１・・・中央部
２５−２・・・両側部
２６・・・第２のＰ＋型不純物層
２７・・・第２の転送電極
２８・・・グレーティングマスク
２８Ａ・・・透過領域
２８Ａ−１・・・中央部
２８Ａ−２・・・両側部
２８Ｂ・・・低透過領域
２９、３０、３２、３３・・・ドットパターン
３１、３４・・・従来のグレーティングマスクの透過率
３５・・・レジスト材料
３６・・・レジスト膜
３６Ａ・・・薄膜部
３６Ａ−１・・・中央部
３６Ａ−２・・・両側部
３７、３８・・・ポテンシャルプロファイル
４０・・・第２のＮ＋型不純物層
４０−１・・・前段部
４０−２・・・後段部
４０−３・・・中央部
４０−４・・・両側部
４１・・・グレーティングマスク
４１Ａ・・・透過領域
４１Ａ−１・・・前段部
４１Ａ−２・・・後段部
４１Ａ−３・・・中央部
４１Ａ−４・・・両側部
４１Ｂ・・・低透過領域
４２〜４７・・・ドットパターン
４８、４９・・・従来のグレーティングマスクの透過率
５０・・・レジスト膜
５０Ａ・・・薄膜部
５１、５２・・・ポテンシャルプロファイル
６０・・・プリント基板
６１・・・固体撮像装置
６２・・・半導体部品
６３・・・センサ基板
６４・・・接着剤
６５・・・ガラス基板
６６・・・半田ボール
６７・・・電極
６８・・・半導体基板
６９・・・第１の絶縁膜
７０・・・固体撮像素子（第１、第２の実施形態に係る固体撮像装置）
７１・・・パッド
７２・・・第２の絶縁膜
７３・・・金属膜
７４・・・貫通電極
７５・・・ソルダーレジスト膜
１０１・・・従来のグレーティングマスク
１０２・・・透過領域
１０２−１・・・第１の領域
１０２−２・・・第２の領域
１０２−３・・・第３の領域
１０３〜１０５・・・ドットパターン
１０６・・・半導体基板
１０７・・・不純物層
１０８・・・レジスト材料
１０９・・・レジスト膜
１０９Ａ・・・薄膜部
１１０・・・レジスト層の凹部
１１１・・・不純物層の凹部
１１２・・・ポテンシャルプロファイル
１１３・・・ポテンシャルディップ
【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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【図７】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図１２】
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【図２３】
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