(57)【要約】【課題】ＦＤ部の容量を小さくしても、ＦＤ部のリセット動作に不具合が生じにくい固体撮像装置を実現できるようにする。【解決手段】固体撮像装置は、入射光を信号電荷に光電変換する受光部と、信号電荷を受けるフローティングディフュージョン部１２０と、受光部からフローティングディフュージョン部１２０に信号電荷を転送する転送部１４０と、フローティングディフュージョン部１２０を挟んで転送部１４０と反対側に形成され、フローティングディフュージョン部１２０から電荷を排出するリセット部１３０とを備えている。フローティングディフュージョン部１２０は、第１の領域１２１と、第１の領域１２１内に形成され、第１の領域１２１よりも不純物の濃度が高い第２の領域１２２とを有している。第２の領域１２２と転送部１４０との間隔は、第２の領域１２２とリセット部１３０との間隔よりも大きい。【選択図】図１
2011054880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成され、入射光を信号電荷に光電変換する受光部と、
前記信号電荷を受けるフローティングディフュージョン部と、
前記受光部から前記フローティングディフュージョン部に前記信号電荷を転送する転送部と、
前記フローティングディフュージョン部を挟んで前記転送部と反対側に形成され、前記フローティングディフュージョン部から電荷を排出するリセット部とを備え、
前記フローティングディフュージョン部は、第１の領域と、前記第１の領域内に形成され、前記第１の領域よりも不純物の濃度が高い第２の領域とを有し、
前記第２の領域と前記転送部との間隔は、前記第２の領域と前記リセット部との間隔よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２の領域と前記リセット部との間隔は、０．１５μｍ以上且つ０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記転送部は、前記半導体基板に形成された転送部拡散層と、前記転送部拡散層の上に絶縁膜を介在させて形成された転送電極とを有し、
前記リセット部は、前記半導体基板に形成されたリセットドレインと、前記リセットドレインと前記フローティングディフュージョン部との間に形成されたリセット部拡散層と、前記リセット部拡散層の上に絶縁膜を介在させて形成されたリセット電極とを有し、
前記第２の領域と前記転送電極との間隔は、前記第２の領域と前記リセット電極との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の領域は、前記転送部拡散層及びリセット部拡散層よりも不純物の濃度が低い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】
前記第２の領域の平面形状は、前記リセット電極側の端部における幅が、前記転送電極側の端部における幅よりも狭いことを特徴とする請求項３又は４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２の領域は、前記リセット電極側において前記転送電極側よりも不純物の濃度が低いことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の領域は、前記第２の領域と前記リセット電極との間を除く領域に、前記第２の領域と前記リセット電極との間よりも幅が狭い部分を有していることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記転送部拡散層が延びる方向と、前記リセット部拡散層が延びる方向とは互いに交差することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記転送部は、前記受光部と前記フローティングディフュージョン部との間に接続された転送トランジスタであり、
前記リセット部は、前記フローティングディフュージョン部と電源との間に接続されたリセットトランジスタであり、
前記転送トランジスタのゲート電極と前記第２の領域との間隔は、前記リセットトランジスタのゲート電極と前記第２の領域との間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
半導体基板に不純物を注入し、入射光を信号電荷に光電変換するフォトダイオードと、前記信号電荷を受けるフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部の信号電荷を排出するリセットドレインとを形成する工程と、
前記半導体基板上に絶縁層を介して、前記信号電荷を前記フローティングディフュージョン部に転送する第１のゲート電極と、前記信号電荷を前記リセットドレインに転送する第２のゲート電極とを形成する工程と、
前記フローティングディフュージョン部を形成する工程は、第１の領域を形成する工程と、前記第１の領域内に、第１の領域よりも不純物濃度が高い第２の領域を形成する工程とを含み、
前記第２の領域を形成する工程は、前記半導体基板に対して垂直方向から不純物を注入する工程と、半導体基板に対して斜め方向から不純物を注入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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像装置及びその製造方法に関し、特にフローティングディフュージョン部を有する固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置は、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラの撮像装置として需要が拡大している。また、携帯電話に代表される携帯端末装置にも多くの場合カメラ機能が搭載され、携帯端末装置の撮像装置としても固体撮像装置の需要が拡大している。
【０００３】
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ及び携帯端末装置等は高画質化することが求められており、固体撮像装置の画素数は年々上昇する傾向にある。一方、小型化することも要求されており、小型化と高画素化とを両立するために、画素サイズの微細化が行われている。しかし、画素を微細化すると画素の受光領域も縮小されるので、信号電荷が減少する。静電容量がＣであるフローティングディフュージョン（ＦＤ）部における信号電荷の変化量がΔＱの場合、電圧変化ΔＶはΔＶ＝ΔＱ／Ｃとなる。従って、ＦＤ部と接続されたソースフォロワ回路から出力される信号電圧の感度（電荷検出感度）は、ＦＤ部の静電容量Ｃに依存する。従って、信号電荷の減少を補うため、ＦＤ部の容量をできるだけ小さくすることが好ましい。ＦＤ部の容量を低減する方法として、最も簡単な方法はＦＤ部の面積の縮小である。しかし、画素サイズの微細化が進んでいるため配線とゲートとの間の寄生容量等を無視することができず、ＦＤ部の面積をこれ以上縮小しても実効的な容量を低減できない。このため、不純物濃度を低減することによりＦＤ部の容量を低減する方法が検討されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１９７８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＦＤ部の不純物濃度を低減して、ＦＤ部の容量を低減した場合には、ＦＤ部から電荷を掃き出すリセット動作に不具合が生じるということが見出された。ＦＤ部の不純物濃度を低減すると、ＦＤ部とリセット電極との間に完全空乏化領域が生じる。このため、リセット動作を行っても、ＦＤ部から電荷を完全に掃き出すことができず、ＦＤ部の電位がリセットドレインの電位よりも浅くなってしまう。さらに、静電荷の影響により空乏化領域の電位が安定しないため、無信号時の基準電位が不安定となる。このため、ノイズの増大及びリセット飽和バラつきが生じるという問題も生じる。
【０００６】
本発明は、前記の問題を解決し、ＦＤ部の容量を小さくしても、ＦＤ部のリセット動作に不具合が生じにくい固体撮像装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、本発明は固体撮像装置を、不純物濃度が高い第２の領域とリセット部との間隔を狭くした構成とする。
【０００８】
具体的に、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板に形成され、入射光を信号電荷に光電変換する受光部と、信号電荷を受けるＦＤ部と、受光部からＦＤ部に信号電荷を転送する転送部と、ＦＤ部を挟んで転送部と反対側に形成され、ＦＤ部から電荷を排出するリセット部とを備え、ＦＤ部は、第１の領域と、第１の領域内に形成され、第１の領域よりも不純物の濃度が高い第２の領域とを有し、第２の領域と転送部との間隔は、第２の領域とリセット部との間隔よりも大きい。
【０００９】
本発明に係る固体撮像装置は、第１の領域よりも不純物の濃度が高い第２の領域と転送部との間隔は、第２の領域とリセット部との間隔よりも大きい。このため、ＦＤ部の電荷検出感度を向上させるために、第１の領域の不純物濃度を低くした場合にも、第２の領域とリセット部との間に完全空乏化領域が生じにくい。従って、リセット動作の際にＦＤ部に電荷が残存する不具合を発生しにくくすることができる。
【００１０】
本発明の固体撮像装置において、第２の領域とリセット部との間隔は、０．１５μｍ以上且つ０．３μｍ以下とすればよい。
【００１１】
本発明の固体撮像装置において、転送部は、半導体基板に形成された転送部拡散層と、転送部拡散層の上に絶縁膜を介在させて形成された転送電極とを有し、リセット部は、半導体基板に形成されたリセットドレインと、リセットドレインとＦＤ部との間に形成されたリセット部拡散層と、リセット部拡散層の上に絶縁膜を介在させて形成されたリセット電極とを有し、転送部拡散層、ＦＤ部、リセット部拡散層及びリセットドレインは一体に形成され、第２の領域と転送電極との間隔は、第２の領域とリセット電極との間隔よりも大きい構成としてもよい。
【００１２】
本発明の固体撮像装置において、第１の領域は、転送部拡散層及びリセット部拡散層よりも不純物の濃度が低い構成としてもよい。このような構成とすることによりＦＤ部の電荷検出感度を高くすることができる。
【００１３】
本発明の固体撮像装置において、第２の領域の平面形状は、リセット電極側の端部における幅が、転送電極側の端部における幅よりも狭くしてもよい。このような構成とすることにより、第２の領域の面積を小さく抑えながら、第２の領域とリセット電極との間隔を小さくすることができる。
【００１４】
本発明の固体撮像装置において、第２の領域は、リセット電極側において転送電極側よりも不純物の濃度が低い構成としてもよい。
【００１５】
本発明の固体撮像装置において、第１の領域は、第２の領域とリセット電極との間を除く領域に、第２の領域とリセット電極との間よりも幅が狭い部分を有している構成としてもよい。
【００１６】
本発明の固体撮像装置において、転送部拡散層が延びる方向と、リセット部拡散層が延びる方向とは互いに交差する構成としてもよい。
【００１７】
本発明の固体撮像装置において、転送部は、受光部とＦＤ部との間に接続された転送トランジスタであり、リセット部は、ＦＤ部と電源との間に接続されたリセットトランジスタであり、転送トランジスタのゲート電極と第２の領域との間隔は、リセットトランジスタのゲート電極と第２の領域との間隔よりも大きい構成としてもよい。
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に不純物を注入し、入射光を信号電荷に光電変換する受光部と、信号電荷を受けるＦＤ部と、ＦＤ部の信号電荷を排出するリセットドレインとを形成する工程と、半導体基板上に絶縁層を介して、信号電荷をＦＤ部に転送する第１のゲート電極と、信号電荷をリセットドレインに転送する第２のゲート電極とを形成する工程と、ＦＤ部を形成する工程は、第１の領域を形成する工程と、第１の領域内に、第１の領域よりも不純物濃度が高い第２の領域を形成する工程とを含み、第２の領域を形成する工程は、半導体基板に対して垂直方向から不純物を注入する工程と、半導体基板に対して斜め方向から不純物を注入する工程とを含む。
【００１９】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、第２の領域を形成する工程は、半導体基板に対して垂直方向から不純物を注入する工程と、半導体基板に対して斜め方向から不純物を注入する工程とを含む。このため、高濃度領域と中間濃度領域とを１つの注入マスクを用いて形成することができる。従って、工程を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法によれば、ＦＤ部の容量を小さくしても、ＦＤ部のリセット動作に不具合が生じにくい固体撮像装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態に係る固体撮像装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれｄ１＞ｄ２の場合及びｄ１＝ｄ２の場合におけるポテンシャル図である。
【図３】ｄ２と電荷検出感度及びリセット飽和との相関を示す図である。
【図４】第１の実施形態の第１変形例に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【図５】第１の実施形態の第１変形例に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【図６】第１の実施形態の第２変形例に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【図７】第１の実施形態の第２変形例に係る固体撮像装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図８】第１の実施形態の第３変形例に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【図９】第１の実施形態の第４変形例に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【図１０】第２の実施形態に係る固体撮像装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像装置の電荷検出部周辺の概略構成を示している。（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面構成を示している。図１（ａ）において絶縁膜１６１の記載は省略している。
【００２３】
本実施形態の固体撮像装置は、インターライン転送方式の電荷結合素子（ＣＣＤ）型撮像装置である。固体撮像装置は、基板に行列状に２次元配置された複数の受光部を有している。受光部は、入射光をその光量に応じた信号電荷に変換して蓄積する。受光部同士の間には、列方向に延びる垂直ＣＣＤが形成されている。垂直ＣＣＤは、各光電変換素子から読み出された信号電荷を垂直転送する。垂直ＣＣＤは、水平ＣＣＤと接続されている。水平ＣＣＤは、垂直ＣＣＤから転送された１ライン（行）分の信号電荷を水平転送する。水平ＣＣＤは、電荷検出部と接続されている。電荷検出部は、水平ＣＣＤによって転送された信号電荷を電気信号に変換して出力する。
【００２４】
図１に示すように電荷検出部は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）部１２０と、ＦＤ部１２０に電荷を転送する転送部１４０と、ＦＤ部から電荷を掃き出すリセット部１３０とを有している。転送部１４０は、転送部拡散層１４２と、転送部拡散層１４２の上に絶縁膜１６１を介在させて形成された転送電極１４１とを有している。水平ＣＣＤ１５０は、水平転送チャネル１５２と水平転送チャネルの上に絶縁膜１６１を介在させて形成された水平転送電極１５１とを有している。図１においては最終段の水平転送電極１５１のみを図示している。ＦＤ部１２０は、第１の領域１２１と、第１の領域１２１に囲まれ第１の領域１２１よりも不純物濃度が高い第２の領域１２２とを有している。第２の領域１２２には、コンタクト１２５が形成されている。コンタクト１２５は、配線（図示せず）を介してソースフォロワ回路（図示せず）と接続されている。リセット部１３０は、リセット部拡散層１３２と、リセット部拡散層１３２の上に絶縁膜１６１を介在して形成されたリセット電極１３１と、リセット部拡散層１３２よりも不純物濃度が高いリセットドレイン１３３とを有している。リセットドレイン１３３は配線（図示せず）を介して電源（図示せず）と接続されている。
【００２５】
水平転送チャネル１５２、転送部拡散層１４２、ＦＤ部１２０、リセット部拡散層１３２及びリセットドレイン１３３は、半導体基板１０１のｐウェル１０２に連続して順次形成されたｎ型の不純物拡散層である。水平転送チャネル１５２、転送部拡散層１４２、リセット部拡散層１３２の不純物濃度は特に限定されないが、同一としてもよい。第１の領域１２１の不純物濃度は、ＦＤ部１２０の静電容量を小さくするため、できるだけ低くすることが好ましい。第１の領域１２１の不純物濃度は、リセット部拡散層１３２及び転送部拡散層１４２よりも低くすることが好ましい。第２の領域１２２にはＦＤ部１２０から信号を引き出すためのコンタクト１２５を形成するため、第１の領域１２１よりも不純物濃度を高くする。例えば、リセット部拡散層１３２及び転送部拡散層１４２の不純物濃度を１０18ｃｍ-3程度とし、第１の領域１２１の不純物濃度を１０17ｃｍ-3程度とし、第２の領域１２２の不純物濃度を１０20ｃｍ-3程度とすればよい。リセットドレイン１３３の不純物濃度はリセット部拡散層１３２よりも高くする。
【００２６】
第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２は、第２の領域１２２と転送電極１４１との間隔ｄ１よりも小さくなるように形成されている。また、コンタクト１２５は、転送電極１４１とリセット電極１３１とのほぼ中央に形成している。これは、コンタクト１２５からの配線の引き出しを容易とするためである。さらに、転送電極１４１及びリセット電極１３１と配線との層間容量は、ＦＤ部１２０自体の容量と同様に電荷検出感度に影響を及ぼす。このため層間容量をできるだけ小さくするためである。コンタクト１２５を、転送電極１４１とリセット電極１３１とのほぼ中央に形成すると、第２の領域１２２は平面長方形状となり、コンタクト１２５と第２の領域１２２の転送電極１４１側の端部との間隔ｄ３よりも、コンタクト１２５と第２の領域１２２のリセット電極１３１側の端部との間隔ｄ４は大きくなる。間隔ｄ３の大きさは、コンタクト１２５を形成するための位置合わせの精度によって決まる。
【００２７】
以下に、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２を、第２の領域１２２と転送電極１４１との間隔ｄ１よりも小さくすることにより、第１の領域１２１の不純物濃度を低くした場合にもリセット動作の不具合を解消することができる原理を説明する。
【００２８】
図２（ａ）及び（ｂ）は、水平ＣＣＤ、転送部、ＦＤ部及びリセット部のポテンシャルであり、（ａ）はｄ１がｄ２よりも小さい場合であり、（ｂ）はｄ１とｄ２が等しい場合を示している。
【００２９】
タイミングｔ１において、水平ＣＣＤ１５０の最終段の水平転送電極１５１の下に、信号電荷が蓄積されている。次に、タイミングｔ２において、最終段の水平転送電極１５１をハイレベルからローレベルにすると、信号電荷は転送電極１４１の下を通ってＦＤ部１２０に転送される。これにより、ＦＤ部１２０のポテンシャルは信号電荷に対応して浅くなる。次に、タイミングｔ３において、リセット電極１３１にハイレベルのパルスを印加することにより、リセット電極１３１の下側のポテンシャルを、リセットドレイン１３３に印加されている電源電圧のポテンシャル以上とする。これにより、ＦＤ部１２０の信号電荷は、リセットドレイン１３３の電源に吸収され、電源の電位に固定されるはずである。しかし、ＦＤ部１２０の静電容量を小さくするために、ＦＤ部１２０の不純物濃度を低くしている場合には、図２（ｂ）に示すようにＦＤ部１２０におけるリセット電極１３１側に完全空乏化領域が発生してしまう。このため、ＦＤ部１２０の電位を完全に掃き出すことができなくなり、タイミングｔ４におけるＦＤ部１２０の電位は、リセットドレイン１３３の電位よりも浅くなる。このため、リセット電極１３１のローレベルにおけるポテンシャルと、リセット後におけるＦＤ部１２０のポテンシャルとの差であるリセット飽和が低下してしまう。
【００３０】
一方、本実施形態の固体撮像装置は、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２が狭くなっている。このため、リセット部１３０の電位がリセットドレイン１３３の電位に固定された場合に、低濃度の第１の領域１２１を越えて第２の領域１２２までポテンシャルの影響が及ぶ。従って、図２（ａ）に示すように空乏化領域は発生せず、安定にＦＤ部１２０をリセットドレイン１３３の電位にリセットすることができる。
【００３１】
第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２をできるだけ小さくした方が、空乏化領域が発生しにくくなる。しかし、先に述べたように、コンタクト１２５の形成位置が制限されるため、ｄ２を小さくするとコンタクト１２５と第２の領域１２２のリセット電極１３１側の端部との間隔ｄ４を大きくなる。このため、不純物濃度が高い第２の領域１２２が大きくなり、ＦＤ部１２０の容量が増加し、電荷検出感度が低下してしまう。図３は、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２と、電荷検出感度及びリセット飽和との相関を示している。図３において第１の領域１２１の不純物濃度は１×１０17ｃｍ-3とし、第２の領域１２２の不純物濃度は１×１０20ｃｍ-3としている。
【００３２】
図３に示すように、第２の領域１２２が小さくなり、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２が大きくなる程、電荷検出感度は上昇する。しかし、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２が、０．３μｍを越えるあたりからリセット飽和は大きく低下してしまう。一方、第１の領域の不純物濃度を１×１０18ｃｍ-3程度とし、第２の領域１２２とリセット電極との間隔ｄ２を０．４μｍ程度とした場合には、リセット飽和の低下は認められないが、電荷検出感度は大きく低下してしまう。このため、第１の領域１２１の不純物濃度を低くすることによるＦＤ部１２０における電荷検出感度の向上と、リセット飽和の低下の抑制とを両立させるためには、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２を０．１５μｍ〜０．３μｍ程度とすればよい。
【００３３】
第２の領域１２２と転送電極１４１との間隔ｄ１を小さくすると、第２の領域１２２の大きさが大きくなる。また、ＦＤ部１２０とソースフォロワ回路とを接続する配線と転送電極１４１との間の層間容量が大きくなる。このため、ｄ１をｄ２よりも大きくすることが好ましい。しかし、ｄ１を大きくしすぎると配線とリセット電極１３１とが接近して層間容量が増加してしまう。このため、ｄ１は転送電極１４１とリセット電極１３１との間隔及びコンタクト１２５の大きさ等を考慮して決定する必要がある。また、コンタクト１２５と第２の領域１２２の転送電極１４１側の端部との間隔ｄ３を大きくすると第２の領域１２２が大きくなる。従って、ｄ３は、加工精度の範囲内においてできるだけ小さくすることが好ましい。配線の層間容量を低減する及び配線の引き出しを容易とするという観点からは、ｄ１＋ｄ３とｄ２＋ｄ４とをほぼ等しくし、コンタクト１２５を転送電極１４１とリセット電極１３１との中央部に配置することが好ましい。
【００３４】
具体的には、第１の領域１２１の不純物濃度を１×１０17ｃｍ-3程度とし、第２の領域１２２の不純物濃度を１×１０20ｃｍ-3程度とした場合、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ２を０．２５μｍ程度とし、第２の領域１２２と転送電極１４１との間隔ｄ１を０．４μｍ程度とすればよい。この場合、コンタクト１２５は０．３μｍ角程度となるため、第２の領域１２２の転送電極１４１側の端部とコンタクト１２５との間隔ｄ３を０．１５μｍ程度とし、第２の領域１２２のリセット電極１３１側の端部とコンタクト１２５との間隔ｄ４を０．３μｍ程度とすればよい。このようにすれば、現在の加工精度においても、コンタクト１２５の位置合わせを問題なく行うことができる。但し、ｄ２の最適値は、リセットドレインの電圧等によっても変動する。リセットドレイン１３３に印加する電圧が１２Ｖ程度である場合には、ｄ２を０．２５μｍ程度とすればよい。しかし、リセットドレインの電圧をさらに高くした場合には、空乏化が生じやすくなるため、ｄ２をさらに小さくすることが好ましい。
【００３５】
（第１の実施形態の第１変形例）
図１は、第２の領域１２２の幅を一定とし、平面長方形状に形成制する例を示した。しかし、図４に示すように第２の領域１２２におけるリセット電極１３１側の端部の幅を、転送電極１４１側の端部の幅よりも狭くしてもよい。このようにすれば、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ１を狭くしつつ、第２の領域１２２の面積の増大を抑制することができる。従って、リセット飽和の低下を抑えつつ電荷検出感度をより向上させることが可能となる。また、図５に示すように、第２の領域の平面形状を方形状の部分と三角形状の部分とが組み合わされた形状としてもよい。
【００３６】
（第１の実施形態の第２変形例）
第２の領域１２２の濃度は一定である必要はなく、図６に示すように第２の領域１２２を転送電極１４１側に形成された高濃度領域１２２Ａと、リセット電極１３１側に形成された中間濃度領域１２２Ｂとにより構成してもよい。中間濃度領域１２２Ｂの不純物濃度は第１の領域１２１よりも高くし、空乏層の発生を防止できればよい。高濃度領域１２２Ａと中間濃度領域１２２Ｂとは、例えば不純物濃度が１０20ｃｍ-3程度の領域と１０18ｃｍ-3程度の領域とすればよい。このようにすれば、第２の領域１２２とリセット電極１３１との間隔ｄ１を狭くしつつ、ＦＤ部１２０の静電容量の増大を抑制することができる。従って、リセット飽和の低下を抑えつつ電荷検出感度をより向上させることが可能となる。
【００３７】
ＦＤ部１２０はどのような方法により形成してもよいが、例えば以下のようにすればよい。まず、図７に示すようにレジストマスク１７１を用いて半導体基板に対して垂直にイオン注入を行い高濃度領域１２２Ａを形成する。この後、レジストマスク１７１を用いて、半導体基板に対して斜め方向からイオン注入を行うことにより中間濃度領域１２２Ｂを形成する。このようにすれば、イオン注入用のマスクを共用できるため、イオン注入工程を追加するだけで中間濃度領域１２２Ｂを有するＦＤ部１２０を形成することができる。なお、斜め方向からイオン注入を行う場合の不純物注入量は、垂直にイオン注入を行う場合よりも低くする。
【００３８】
（第１の実施形態の第３変形例）
ＦＤ部１２０の静電容量を小さくするために、第１の領域１２１の面積を小さくしてもよい。第１の領域１２１における第２の領域１２２とリセット電極１３１との間の部分は、リセット動作に関与するため幅を狭くすることは好ましくない。しかし、第１の領域１２１における転送電極１４１側の部分は、幅を狭くしてもリセット動作及び電荷の転送動作に大きな影響はない。このため、図８に示すように第１の領域１２１における転送電極１４１側の部分の幅ｗ１を、リセット電極１３１側の部分の幅ｗ２よりも狭くすることにより、ＦＤ部１２０の静電容量をさらに小さくし、転送効率を向上させることができる。また、ＦＤ部１２０の静電容量を変えることなく、第２の領域１２２の大きさをより大きくしたり、第２の領域１２２の不純物濃度をより高くしたりすることも可能である。
【００３９】
図８においては、第１の領域１２１における第２の領域１２２とリセット電極１３１との間の部分を除くすべての部分の幅を狭くしたが、一部だけの幅を狭くしてもよい。
【００４０】
なお、本変形例と第１変形例又は第２変形例とを組み合わせてもよい。
【００４１】
（第１の実施形態の第４変形例）
図９に示すように、転送部拡散層１４２が延びる方向と、リセット部拡散層１３２が延びる方向とを異なる方向とし、転送電極１４１とリセット電極１３１とを斜めに配置してもよい。この場合、図９（ａ）に示すようにＦＤ部１２０の途中で方向を変えても、図９（ｂ）に示すように転送部１４０とＦＤ部１２０との境界及びＦＤ部１２０とリセット部１３０との境界の少なくとも一方において方向を変えてもよい。このようなレイアウトとすれば、ＦＤ部１２０からの配線の引き出しが容易となるため、ＦＤ部１２０とソースフォロワ回路とを接続する配線１２７を短くすることができる。また、電荷検出感度に寄与する静電容量は、ＦＤ部１２０それ自体の静電容量だけでなく、ＦＤ部１２０とソースフォロワ回路とを接続する配線の層間容量等を含む。本変形例のようなレイアウトとすれば、リセット電極１３１及び転送電極１４１と配線１２７との間隔を広くすることもできるため、配線１２７の層間容量を低減する効果も得られる。これにより、転送効率に寄与する静電容量をさらに低減することができる。
【００４２】
本変形例においては、第１変形例と同様に第２の領域１２２をリセット電極１３１側の端部の幅が転送電極１４１側の端部の幅よりも狭い構成とした。しかし、第２変形例に示したように、第２の領域１２２を高濃度領域と中間濃度領域とにより構成してもよい。また、第３変形例に示したように、第１の領域１２１の幅を転送電極１４１側において狭くした構成としてもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態及びその変形例においてＣＣＤ型の固体撮像装置について説明したが、これらの構成をＭＯＳ（metal oxide semiconductor）型の固体撮像装置に適用することも可能である。図１０は、第２の実施形態に係る固体撮像装置の平面構成を示している。図１０においては、１つの画素セルだけを拡大して示している。
【００４４】
ＭＯＳ型の固体撮像装置は、フォトダイオードからなり入射した光の量に応じて信号電荷を生成する受光部２０１と、受光部２０１において生成した信号電荷を処理して信号線に出力する画素トランジスタとを有している。画素トランジスタは、転送トランジスタ２４０、リセットトランジスタ２３０、増幅トランジスタ２５０及び選択トランジスタ２６０とを含む。転送トランジスタは２０３は、受光部２０１とＦＤ部２２０との間に接続され、受光部２０１において生成した電荷をＦＤ部２２０に転送する。リセットトランジスタ２３０は、電源線とＦＤ部２２０との間に接続され、ＦＤ部２２０の電荷をリセットする。増幅トランジスタ２５０は、ＦＤ部２２０と接続され、ＦＤ部２２０の電荷を増幅して信号電圧に変換する。選択トランジスタ２６０は、増幅トランジスタ２５０において変換した信号電圧を、信号線に出力する。
【００４５】
図１０に示すように、基板２００にｎ型不純物が注入されて、受光部２０１、画素トランジスタの不純物拡散層及びＦＤ部２２０が形成されている。転送トランジスタ２４０は、受光部２０１とＦＤ部２２０との間に形成されている。リセットトランジスタ２３０は、ＦＤ部２２０を挟んで転送トランジスタ２４０と反対側に形成されている。なお、図１０において、画素トランジスタは、ゲート電極のみを記載している。ＦＤ部２２０は、第１の領域２２１と、第１の領域２２１に囲まれ且つ第１の領域２２１よりも不純物濃度が高い第２の領域２２２とを有している。第２の領域２２２と増幅トランジスタ２５０のゲート電極とは配線により接続されている。リセットトランジスタ２３０のゲート電極と第２の領域２２２との間隔ｄ２は、転送トランジスタ２４０のゲート電極と第２の領域２２２との間隔ｄ１よりも小さい。このため、第１の領域２２１の不純物濃度を低くした場合にも、転送トランジスタ２４０のゲート電極と第２の領域２２２との間に完全空乏化領域が発生しにくく、ＦＤ部２２０のリセット動作を安定して行うことが可能となる。
【００４６】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の領域及び第２の領域の形状を変更したり、第２の領域を不純物濃度が異なる複数の部分を含む構成としたりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法は、ＦＤ部の容量を小さくしても、ＦＤ部のリセット動作に不具合が生じにくい固体撮像装置を実現でき、特に電荷検出感度が高いＦＤ部を有する固体撮像装置及びその製造方法等として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１      半導体基板
１０２      ｐウェル
１２０      フローティングディフュージョン部
１２１      第１の領域
１２２      第２の領域
１２２Ａ    高濃度領域
１２２Ｂ    中間濃度領域
１２５      コンタクト
１２７      配線
１３０      リセット部
１３１      リセット電極
１３２      リセット部拡散層
１３３      リセットドレイン
１４０      転送部
１４１      転送電極
１４２      転送部拡散層
１５０      水平ＣＣＤ
１５１      水平転送電極
１５２      水平転送チャネル
１６１      絶縁膜
１７１      レジストマスク
２００      基板
２０１      受光部
２２０      フローティングディフュージョン部
２２１      第１の領域
２２２      第２の領域
２３０      リセットトランジスタ
２４０      転送トランジスタ
２５０      増幅トランジスタ
２６０      選択トランジスタ
【図１】
2011054880.tif 000003
【図２】
2011054880.tif 000004
【図３】
2011054880.tif 000005
【図４】
2011054880.tif 000006
【図５】
2011054880.tif 000007
【図６】
2011054880.tif 000008
【図７】
2011054880.tif 000009
【図８】
2011054880.tif 000010
【図９】
2011054880.tif 000011
【図１０】
2011054880.tif 000012