(57)【要約】【課題】従来よりも出力画像における輝度ムラの発生を抑制することができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】複数のフォトダイオード部１と、垂直転送部２と、水平転送部３と、水平転送部３から転送されてきた信号電荷を出力する出力部６と、垂直転送部２と水平転送部３との接続部とは反対側に、水平転送部３に接するオーバーフローバリア部４を介して、不要電荷を排出するオーバーフロードレイン部５とを備えている。水平転送部３が、各垂直転送部２に対応する第１の水平転送領域３ａと、第１の水平転送領域３ａよりも信号電荷の転送方向下流側の第２の水平転送領域３ｂとからなる。オーバーフローバリア部４が、第１の水平転送領域３ａに隣接する第１のバリア部４ａと、第１のバリア部４ａよりも下流側の第２のバリア部４ｂとからなり、第１のバリア部４ａの電位障壁を、第２のバリア部４ｂの電位障壁よりも高くした。【選択図】図２
2011188060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置され、それぞれ有効画素の構成に含まれる複数の光電変換部と、
列毎に設けられ、対応する列の各光電変換部で生成される信号電荷を列方向に転送する垂直転送部と、
各垂直転送部により転送された信号電荷を受け取って行方向に転送する水平転送部と、
前記水平転送部から転送されてくる信号電荷を出力する出力部と、
前記水平転送部に沿って設けられたオーバーフロードレイン部と、
前記オーバーフロードレイン部と前記水平転送部との間に設けられたオーバーフローバリア部とを備え、
前記水平転送部が、前記各垂直転送部に対応する第１の水平転送領域と、当該第１の水平転送領域よりも信号電荷の転送方向下流側の第２の水平転送領域とからなり、
前記オーバーフローバリア部が、少なくとも前記第１の水平転送領域に隣接する第１のバリア部と、当該第１のバリア部よりも下流側の第２のバリア部とからなり、
前記第１のバリア部の電位障壁が、前記第２のバリア部の電位障壁よりも高い
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１のバリア部の電位障壁と、前記第２のバリア部の電位障壁との高さの差が、製造誤差による電位障壁の高さのばらつき以上である
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】
前記水平転送部、前記オーバーフロードレイン部および前記オーバーフローバリア部は、同じ導電型で互いに異なる濃度の不純物が導入されてなり、
前記オーバーフローバリア部において、前記第１のバリア部を構成する不純物の幅が、前記第２のバリア部を構成する不純物の幅よりも広いことにより、前記第１のバリア部の電位障壁が、前記第２のバリア部の電位障壁よりも高くなっている
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４】
前記水平転送部、前記オーバーフロードレイン部および前記オーバーフローバリア部は、同じ導電型で互いに異なる濃度の不純物が導入されてなり、
前記オーバーフローバリア部において、前記第１のバリア部を構成する不純物濃度が、前記第２のバリア部を構成する不純物濃度よりも低いことにより、前記第１のバリア部の電位障壁が、前記第２のバリア部の電位障壁よりも高くなっている
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５】
前記水平転送部と前記オーバーフロードレイン部との間であって、前記第２のバリア部よりも下流側には、前記第２の水平転送領域を転送される信号電荷が前記オーバーフロードレイン部に流出するのを防止するチャネルストップ部が設けられている
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６】
前記水平転送部には、前記各垂直転送部から転送されてきた信号電荷がそれぞれ蓄積される電位井戸が形成され、
前記複数の電位井戸の中で、前記水平転送部における前記第２のバリア部に隣接する部分の電位井戸の容量が、前記水平転送部における最下流の電位井戸の容量に対して同等以下になるように、前記第２のバリア部の電位障壁の高さが設定されている
ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【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、特に水平転送部に沿って設けられたオーバーフロードレイン部を有する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの撮像部を構成する撮像デバイスに、固体撮像装置、特にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型の固体撮像装置が広く用いられている。このような固体撮像装置として、基本構成となる行列状に配置されそれぞれ有効画素の構成に含まれる複数の光電変換部、光電変換部の列毎に設けられた垂直転送部、水平転送部および出力部に加えて、水平転送部に沿って設けられたオーバーフロードレイン部と、オーバーフロードレイン部と水平転送部との間に設けられたオーバーフローバリア部とを有する固体撮像装置が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。
【０００３】
特許文献１および２に記載された固体撮像装置は、デジタルスチルカメラにおける自動焦点調整モードおよびデジタルビデオカメラにおける手振れ補正モードにおいて、焦点調整または映像信号として利用しない有効画素の信号電荷を不要電荷として水平転送部からオーバーフロードレイン部に排出することができるものである。また、例えば、複数の有効画素の信号電荷が加算される動画撮像モードにおいて、加算後の信号電荷が大きくなり過ぎた場合など、取り扱い電荷量を超える大きさの信号電荷が水平転送部に転送されてきたときには、その超過分を不要電荷としてオーバーフロードレイン部に排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１８９９３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の固体撮像装置では、水平転送部とオーバーフロードレイン部との間において、水平転送部の転送方向における下流側の端部に相当する位置にチャネルストップ部が設けられ、これよりも上流側にオーバーフローバリア部が配されている。また、オーバーフローバリア部の電位障壁の高さは、水平転送部における最下流の電位井戸の容量Ｑに対応して設定されていて、容量Ｑを超える不要電荷がオーバーフロードレイン部に排出されるよう構成されている。これは次の理由による。
【０００６】
水平転送部の最下流の電位井戸では、チャネルストップ部により信号電荷がオーバーフローバリア部に流れるのが防止されているので、最下流の電位井戸の容量Ｑを超える信号電荷が転送されてきた場合、超過分の信号電荷が最下流の電位井戸から溢れて出力部に流れ込む、いわゆる先送り現象が発生するという問題があるからである。一方、容量Ｑを超える信号電荷をオーバーフロードレイン部に排出できれば、信号電荷が最下流の電位井戸から溢れることがないので、先送り現象が発生するのを防止することができる。
【０００７】
しかしながら、オーバーフローバリア部の電位障壁の高さを、最下流の電位井戸の容量Ｑに対応して設定しようとしても、製造誤差によりばらつきが生じてしまう。オーバーフローバリア部は水平転送部に沿って設けられており、その電位障壁の高さがばらついて、電位障壁の最も低い位置が水平転送部の転送方向途中に存在する場合には、水平転送部において当該位置よりも上流側から転送されてくる信号電荷（上流側の信号電荷）は、当該位置を通過する際に最も低い電位障壁の高さに均される。一方、当該位置よりも下流側のみ転送される信号電荷（下流側の信号電荷）は、当該位置を通過しないので、最も低い電位障壁の高さよりも高い高さに均される。そのため、水平転送部に転送されてくる各信号電荷が容量Ｑと同等以上の大きさのときには、上流側の信号電荷が、最も低い電位障壁の高さに均されることにより下流側の信号電荷よりも小さくなるので、出力画像において、上流側の信号電荷から得られる領域の輝度が他の領域の輝度よりも低くなる輝度ムラが発生し易くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記した課題に鑑み、従来よりも出力画像における輝度ムラの発生を抑制することができる固体撮像装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る固体撮像装置は、行列状に配置され、それぞれ有効画素の構成に含まれる複数の光電変換部と、列毎に設けられ、対応する列の各光電変換部で生成される信号電荷を列方向に転送する垂直転送部と、各垂直転送部により転送された信号電荷を受け取って行方向に転送する水平転送部と、前記水平転送部から転送されてくる信号電荷を出力する出力部と、前記水平転送部に沿って設けられたオーバーフロードレイン部と、前記オーバーフロードレイン部と前記水平転送部との間に設けられたオーバーフローバリア部とを備え、前記水平転送部が、前記各垂直転送部に対応する第１の水平転送領域と、当該第１の水平転送領域よりも信号電荷の転送方向下流側の第２の水平転送領域とからなり、前記オーバーフローバリア部が、少なくとも前記第１の水平転送領域に隣接する第１のバリア部と、当該第１のバリア部よりも下流側の第２のバリア部とからなり、前記第１のバリア部の電位障壁が、前記第２のバリア部の電位障壁よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の固体撮像装置では、オーバーフローバリア部における製造誤差による電位障壁の高さのばらつきを見越して、第１のバリア部の電位障壁が第２のバリア部の電位障壁よりも高く設定しておけば、第１のバリア部および第２のバリア部において、製造誤差により電位障壁の高さにばらつきが生じたとしても、水平転送部における電位障壁が最も低い位置が第２の水平転送領域に存在することになる。そして、第２の水平転送領域は、全ての有効画素の信号電荷が通過する領域なので、全ての信号電荷が一律に最も低い電位障壁の高さに均される。
【００１１】
これらにより、オーバーフローバリア部が製造誤差により電位障壁の高さにばらつきを有する場合であっても、各信号電荷が、第１の水平転送領域または第２の水平転送領域における電位井戸の容量と同等以上の大きさのときには、各信号電荷を、最も低い電位障壁の高さに一律に均すことにより互いに同じ大きさにすることができる。よって、出力画像において、一部の領域の輝度が他の領域の輝度よりも低くなる輝度ムラが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成図
【図２】図１の破線で囲んだ部分を拡大した模式平面図
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図２のＡ１−Ａ１線、Ｂ１−Ｂ１線およびＣ１−Ｃ１線に沿った矢視断面図とポテンシャル分布図
【図４】オーバーフローバリア部における電位障壁の高さがばらつく様子を模式的に示す図
【図５】従来の固体撮像装置において、オーバーフローバリア部における電位障壁の高さがばらつく様子と、水平転送部のチャネル幅とを模式的に示す図
【図６】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を説明するための図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の主要部を説明するための模式平面図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、図７のＡ２−Ａ２線、Ｂ２−Ｂ２線およびＣ２−Ｃ２線に沿った矢視断面図とポテンシャル分布図
【図９】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ための図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
［第１の実施形態］
＜全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置１００の全体構成図である。
図１に示すように、固体撮像装置１００は、行列状に配列された複数のフォトダイオード部１と、フォトダイオード部１毎に設けられた読み出しゲート７と、読み出しゲート７の各列に対応して設けられた垂直転送部２と、水平転送部３と、出力部６とを備えている。フォトダイオード部１は、入射した光量に応じて信号電荷を生成する有効画素を構成している。フォトダイオード部１で生成された信号電荷は、読み出しゲート７により読み出され、垂直転送部２および水平転送部３を経て、出力部６に出力される。
【００１４】
また、この固体撮像装置１００には、垂直転送部２と水平転送部３との接続部とは反対側に、オーバーフローバリア部４と、不要電荷を排出するオーバーフロードレイン部５とが設けられている。
本実施形態において、フォトダイオード部１、読み出しゲート７および垂直転送部２が有効撮像領域Ａを構成している。また、有効撮像領域Ａに隣接して非有効撮像領域Ｂが設けられている。この非有効撮像領域Ｂは、出力のゼロレベルの基準信号を得るためのオプティカルブラック領域である。
＜詳細構成＞
次に、固体撮像装置１００の主要部の詳細構成について、図２および図３を用いて説明する。
【００１５】
図２は、図１において破線で囲んだ部分を拡大した模式平面図である。なお、図２では、水平転送部３、オーバーフローバリア部４およびオーバーフロードレイン部５を露出して示している。
（水平転送部）
図２に示すように、水平転送部３は、有効撮像領域Ａに対応する第１の水平転送領域３ａと、第１の水平転送領域３ａよりも信号電荷の転送方向下流側（以下、単に「下流側」ともいう）の第２の水平転送領域３ｂとに区分される。第２の水平転送領域３ｂは、有効撮像領域Ｂに対応する領域３ｂ１と、領域３ｂ１よりも下流側の水平転送ダミー領域３ｂ２とに区分される。水平転送ダミー領域３ｂ２において、下流側端部付近では、出力部６に向かうに従いチャネル幅の減少するテーパ形状となっている。
【００１６】
水平転送部３は、有効撮像領域Ａおよび非有効撮像領域Ｂよりもさらに下流側にも形成されており、この部分が、水平転送ダミー領域３ｂ２である。
次に、この水平転送ダミー領域３ｂ２が果たす役割について説明する。
水平転送部３は、その全体が遮光膜により覆われているが、出力部６付近における遮光膜の端縁から光が漏れ込むことがあり、水平転送部３の下流側端部付近において、光によるノイズ電荷が発生する場合がある。漏れ込む光が、領域３ｂ１や第１の水平転送領域３ａまで到達する場合にあっては、垂直転送部から１行分の信号電荷を水平転送部３に一斉転送したとき、各領域３ｂ１，３ａのノイズ電荷が発生する箇所において、発生し蓄積されたノイズ電荷が垂直転送部からの信号電荷に混ざってしまう。このため、水平転送される１行分の信号電荷に、ノイズ電荷が混ざる信号電荷と、ノイズ電荷が混ざらない信号電荷とができるために、画像が劣化するという問題が生じる。
【００１７】
そこで、水平転送部３内において、領域３ｂ１および第１の水平転送領域３ａを、漏れ込む光が到達しない程度に下流側端部から遠ざけるために、水平転送ダミー領域３ｂ２が設けられている。なお、水平転送ダミー領域３ｂ２においても、光が漏れ込んだ箇所では、光によるノイズ電荷が発生する。しかしながら、水平転送ダミー領域３ｂ２で発生し蓄積されたノイズ電荷は、垂直転送部から水平転送部３に一斉転送された１行分の信号電荷には混ざらず、出力部６に水平転送されるので、水平転送される１行分の信号電荷の一部にだけノイズ電荷が混ざるのを防止することができる。これにより、画像が劣化するのを防止することができる。このような役割を、水平転送ダミー領域３ｂ２が果たしている。
【００１８】
水平転送部３全体の説明に戻る。
この水平転送部３は、下流側端部に設けられた出力ゲート部１４と、信号電荷を一時的に蓄積する複数の蓄積部１５と、各蓄積部１５間に配される障壁部１６とで構成されている。
水平転送部３における各蓄積部１５の上には、蓄積電極１８が設けられ、各障壁部１６の上には、障壁電極１９が設けられている。出力ゲート部１４上には出力ゲート電極１７が設けられている。蓄積電極１８および障壁電極１９には、金属配線Ｈ１または金属配線Ｈ２が接続されている。金属配線Ｈ１及び金属配線Ｈ２には、２相パルス（例えば、電圧０Ｖと３Ｖ）φＨ１及びφＨ２が印加され、出力ゲート電極１７には直流電圧（例えば１．５Ｖ）ＯＧが印加される。
（出力部）
出力部６は、浮遊拡散層１３と、リセットゲート電極１２と、リセットドレイン１１とを備えている。浮遊拡散層１３は、転送されてきた信号電荷を検出して電圧信号へ変換するとともに、変換した電圧信号を出力増幅器に出力するものである。また、浮遊拡散層１３は、出力部６における電荷検出感度を高くするため、その面積が小さく設定されている。水平転送部３の下流側端部付近をテーパ形状にしているのは、チャネル幅を浮遊拡散層１３の大きさに対応させて、浮遊拡散層１３に転送する信号電荷を集めるためである。
【００１９】
リセットゲート電極１２には直流バイアス成分（例えば、１．５Ｖ）を持たせたリセットパルス（例えば、振幅３Ｖ）ＲＧが印加され、リセットドレイン１１には直流電圧（例えば、１２Ｖ）ＲＤが印加される。リセットゲート電極１２にパルスを印加することにより、出力部６に転送されてきた信号電荷をリセットドレイン１１に排出することができる。
（オーバーフローバリア部）
オーバーフローバリア部４は、水平転送部３におけるチャネル幅Ｗ１の部分に対応して配されている。このオーバーフローバリア部４は、第１の水平転送領域３ａに隣接する第１のバリア部４ａと、第２の水平転送領域３ｂに隣接する第２のバリア部４ｂとからなる。第１のバリア部４ａの幅Ｗ２は、第２のバリア部４ｂの幅Ｗ３よりも広くなっている。本実施形態では、このように第１のバリア部４ａの幅と第２のバリア部４ｂの幅とを異ならせることにより、それぞれの電位障壁の高さを異ならせている。そして、第１のバリア部４ａの電位障壁が、第２のバリア部４ｂの電位障壁よりも高くなるように設定している。なお、オーバーフローバリア部４は、水平転送部３のテーパ形状部分には設けられていないので、水平転送部３とオーバーフロードレイン部５との間において、オーバーフローバリア部４よりも下流側には、チャネルストップ部２６が設けられている。
【００２０】
次に、第１のバリア部４ａおよび第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さについて、図３を参照しながら詳しく説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、図２のＡ１−Ａ１線、Ｂ１−Ｂ１線およびＣ１−Ｃ１線に沿った矢視断面図と電位分布図である。
図３（ａ）〜（ｃ）の断面図に示すように、固体撮像装置１００は、Ｎ型領域２１とＰ型ウェル領域２２とを有してなるシリコン基板２０で構成されていて、このシリコン基板２０内に、水平転送部３と、オーバーフローバリア部４と、オーバーフロードレイン部５と、チャネルストップ部２６とが設けられている。オーバーフロードレイン部５には電源２３が接続され、逆バイアス電圧（例えば、１２Ｖ）が印加されている。
【００２１】
オーバーフローバリア部４において、第１のバリア部４ａと第２のバリア部４ｂとは、互いに同じ濃度のＮ型不純物が導入されてなる。しかしながら、第２のバリア部４ｂの幅Ｗ３が、第１のバリア部４ａの幅Ｗ２よりも狭いので、オーバーフロードレイン部５に逆バイアス電圧を印加して得られるパンチスルー効果によって、図３（ａ）および（ｂ）の電位分布図に示すように、第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さφ２が、第１のバリア部４ａの電位障壁の高さφ１よりも低くなるのである。ここでの図３（ａ）〜（ｃ）の電位分布図には、パルスφＨ１にハイレベル電圧、パルスφＨ２にローレベル電圧が印加された状態が示されている。
【００２２】
また、本実施形態において、第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さφ２は、最下流の蓄積部１５における電位井戸の容量Ｑ１（図３（ｃ）参照）に対応して設定されている。具体的には、第２の水平転送領域３ｂにおける第２のバリア部４ｂに隣接する蓄積部１５の電位井戸の容量Ｑ２（図３（ｂ）参照）が容量Ｑ１と同等以下になるように、電位障壁の高さφ２が設定されている。第１のバリア部４ａの電位障壁の高さφ１は、障壁部１６の電位障壁と同等の高さに設定されている。さらに、第１のバリア部４ａの電位障壁の高さφ１と、第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さφ２との差は、製造誤差による電位障壁の高さのばらつき以上に設定されている。なお、ここでの製造誤差とは、レジスト寸法の仕上がりや注入エネルギー及びドーズ量のばらつきを意味している。レジスト寸法の仕上がりがチップ面内でばらつきを持つとバリア部の電位障壁の高さがばらつく。また、注入ドーズ量のエネルギー及びドーズ量がばらついても、同様にバリア部の電位障壁の高さがばらつくことになる。
【００２３】
上記構成の固体撮像装置１００よれば、第１のバリア部４ａの電位障壁の高さφ１が、第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さφ２よりも高いので、製造誤差により電位障壁の高さにばらつきが生じても、水平転送部３の電位障壁の最も低い位置が第２の水平転送領域３ｂに存在する。図４は、第１のバリア部４ａおよび第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さがばらつく様子を模式的に示す図である。図４では、設計値を示す破線３１に対して、製造誤差によるばらつきαを有する電位障壁の高さが波形３２で示されている。このように、第２の水平転送領域３ｂに、電位障壁が最も低い位置３３が存在するのが分かる。
【００２４】
この第２の水平転送領域３ｂは、有効撮像領域Ａの全てのフォトダイオード部１で生成された信号電荷が通過する領域なので、全ての信号電荷が一律に最も低い電位障壁の高さに均される。
これにより、各信号電荷が、最下流の蓄積部１５における電位井戸の容量Ｑ１と同等以上の大きさのときには、各信号電荷を最も低い電位障壁の高さに一律に均すことにより互いに同じ大きさにすることができる。よって、出力画像において、一部の領域の輝度が他の領域の輝度よりも低くなる輝度ムラが発生するのを抑制することができる。
【００２５】
また、第２のバリア部４ｂの電位障壁の高さφ２が、最下流の蓄積部１５における電位井戸の容量Ｑ１に対応して設定されるので、製造誤差により電位障壁の高さにばらつきが生じた場合には、最も低い電位障壁は、電位障壁の高さφ２よりも低くなる。よって、信号電荷が容量Ｑ１を超える場合には、最も低い電位障壁の位置を信号電荷が通過する際、容量Ｑ１を超える不要電荷をオーバーフロードレイン部５に排出することができる。これにより、最下流の蓄積部１５の電位井戸に、容量Ｑ１以上の信号電荷が流れ込むのを防止できるので、当該電位井戸から信号電荷が溢れて、出力ゲート部１４を超えて出力部６へ流れ込む先送り現象が発生するのを防ぐことができる。その結果、先送り現象による画質劣化を防止することができ、良好な画像を得ることが出来る。
【００２６】
ところで、従来の固体撮像装置においても、上記輝度ムラを抑制するため、水平転送部のテーパ形状部分にオーバーフローバリア部を隣接させることにより、全ての信号電荷が通過するテーパ形状部分で一律に均すようにしたものがある。図５は、この従来の固体撮像装置における、オーバーフローバリア部の電位障壁の高さがばらつく様子と、水平転送部のチャネル幅とを模式的に示す図である。図５では、設計値を示す破線４１に対して、製造誤差によるばらつきαを有する電位障壁の高さが波形４２で示されている。また、水平転送部のチャネル幅が実線４３で示されている。
【００２７】
この従来の固体撮像装置では、水平転送部の電位井戸のうち最下流の電位井戸の容量が最も小さいので、オーバーフローバリア部に製造誤差によるばらつきが生じて、最下流の電位井戸において、電位障壁の高さが設計値４１を超えると、容量を超える不要電荷をオーバーフロードレイン部に排出できなくなって、先送り現象が発生する。そのため、オーバーフロードレイン部は、当該部分の電位障壁の高さが設計値４１を超えないように、設計値４１よりもばらつきαの半分だけ低い高さで製造される。その結果、当該電位障壁の高さと設計値４１との差が最大でばらつきα分の高さになる場合もあり、水平転送部の転送可能な電荷量である取り扱い電荷量が小さくなる。
【００２８】
一方、本実施形態に係る固体撮像装置１００では、第２のバリア部４ｂにおいて、最も低い電位障壁の高さが設計値３１と同等以下であればよく、第２のバリア部４ｂに、図４に示すような設計値３１を超える部分３４（ハッチング部分）が含まれていても良い。したがって、固体撮像装置１００は、最も低い電位障壁の高さを設計値３１に近づけることができるので、従来の固体撮像装置と比べて、水平転送部の取り扱い電荷量を、目標値となる容量Ｑ１に精度よく近づけることができる。
＜製造方法＞
次に、本実施形態に係る固体撮像装置１００の製造方法の一例について説明する。
【００２９】
ここでは、シリコン基板２０の製造工程のみを詳細に説明し、他の工程についてはその説明を省略する。
図６は、固体撮像装置１００の製造方法を説明するための模式断面図である。なお、図６（ａ）には、図２のＡ１−Ａ１線矢視断面の一部と、Ｂ１−Ｂ１線矢視断面の一部とが併記されている。図６（ｂ）〜（ｅ）についても同様である。
【００３０】
先ず、Ｎ型領域２１からなるシリコン基板２０の表面に保護膜となるシリコン酸化膜５１を成膜し、シリコン酸化膜５１を介してＰ型不純物のボロン（Ｂ）をイオン注入することによりＰ型ウェル領域２２を形成する（図６（ａ））。次に、水平転送部３、オーバーフローバリア部４およびオーバーフロードレイン部５の形成領域に対応するレジストパターン５２を用いて、Ｎ型不純物の砒素（Ａｓ）をイオン注入することにより第１の不純物濃度のＮ型領域５３を形成する（図６（ｂ））。この第１の不純物濃度が、オーバーフローバリア部４における第１のバリア部４ａおよび第２のバリア部４ｂを構成する不純物濃度である。
【００３１】
さらに、水平転送部３およびオーバーフロードレイン部５の形成領域に対応するレジストパターン５４を用いて、砒素（Ａｓ）を追加イオン注入することにより第１の不純物濃度よりも高い第２の不純物濃度の水平転送部３を形成する（図６（ｃ））。ここでのレジストパターン５４は、第１のバリア部４ａおよび第２のバリア部４ｂに対応する領域を覆う部分５４ａ，５４ｂを有しているので、この工程を経て、第１の不純物濃度の、第１のバリア部４ａおよび第２のバリア部４ｂが出来上がる。
【００３２】
そして、オーバーフロードレイン部５の形成領域に対応するレジストパターン５５を用いて、砒素（Ａｓ）をさらに追加イオン注入して、第２の不純物濃度よりも高い第３の不純物濃度のオーバーフロードレイン部５を形成する（図６（ｄ））。この後、窒素雰囲気中でアニールを行う。ここで、アニールは、例えば、温度を９００℃〜１１００℃、時間３０〜６０秒間で行う。
【００３３】
次に、チャネルストップ部２６の形成領域に対応するレジストパターン５６を用いて、ボロン（Ｂ）をイオン注入することによりチャネルストップ部２６を形成する（図６（ｅ））。最後に、シリコン酸化膜５１を除去する。
以上の工程を経て、固体撮像装置１００のシリコン基板２０が作製される。
［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２００について、図７および図８を用いて説明する。
【００３４】
図７は、固体撮像装置２００の主要部の詳細構成であって、図２と同様、出力部６と水平転送部３の下流側の端部を示す模式平面図である。
第１の実施形態では、オーバーフローバリア部４における第１のバリア部４ａの幅Ｗ２と第２のバリア部４ｂの幅Ｗ３とを異ならせることにより、電位障壁の高さを異ならせているのに対し、本実施形態では、オーバーフローバリア部２０４における第１のバリア部２０４ａと第２のバリア部２０４ｂとで不純物濃度を異ならせることにより、電位障壁の高さを異ならせている点で相違する。これ以外の構成は、第１の実施形態と同一である。よって、同じ構成要素については、簡単のため、同じ符号で示し、その説明を省略する。
【００３５】
図８（ａ）〜（ｃ）は、図７のＡ２−Ａ２線、Ｂ２−Ｂ２線およびＣ２−Ｃ２線に沿った矢視断面図と電位分布図である。
図８（ａ）〜（ｃ）の断面図に示すように、固体撮像装置２００は、Ｎ型領域２１とＰ型ウェル領域２２とを有してなるシリコン基板２２０で構成されている。
オーバーフローバリア部２０４において、第１のバリア部２０４ａが、第１の不純物濃度のＮ型不純物が導入されてなり、第２のバリア部２０４ｂが、第１の不純物濃度よりも高い第２の不純物濃度のＮ型不純物が導入されてなる。このため、図８（ａ）および（ｂ）の電位分布図に示すように、不純物濃度の高い第２のバリア部２０４ｂの電位障壁の高さが、不純物濃度の低い第１のバリア部２０４ａの電位障壁の高さよりも低くなる。
【００３６】
なお、本実施形態においても、第２のバリア部２０４ｂの電位障壁の高さφ２は、最下流の蓄積部１５における電位井戸の容量Ｑ１（図８（ｃ）参照）に対応して設定されている。また、第１のバリア部２０４ａの電位障壁の高さφ１は、障壁部１６の電位障壁と同等の高さに設定されている。さらに、第１のバリア部２０４ａの電位障壁の高さφ１と、第２のバリア部２０４ｂの電位障壁の高さφ２との差は、製造誤差による電位障壁の高さのばらつき以上に設定されている。
【００３７】
上記構成の固体撮像装置２００よれば、第１のバリア部２０４ａの電位障壁の高さφ１が、第２のバリア部２０４ｂの電位障壁の高さφ２よりも高いので、製造誤差により電位障壁の高さにばらつきが生じても、水平転送部３の電位障壁の高さが最も低い位置が、全ての信号電荷が通過する第２の水平転送領域３ｂに存在するので、各信号電荷を最も低い電位障壁の高さに一律に均すことができる。したがって、固体撮像装置２００においても、出力画像において、一部の領域の輝度が他の領域の輝度よりも低くなる輝度ムラが発生するのを抑制することができるとともに、第１の実施形態の固体撮像装置１００と同等の効果が得られる。
＜製造方法＞
次に、本実施形態に係る固体撮像装置２００の製造方法の一例について説明する。
【００３８】
図９は、固体撮像装置２００の製造方法を説明するための模式断面図である。
第１の実施形態の製造方法では第１のバリア部４ａと第２のバリア部４ｂとが同じ不純物濃度であるので、オーバーフローバリア部４を構成する不純物の注入工程が１回で済むのに対し、本実施形態の製造方法では、第１のバリア部２０４ａと第２のバリア部２０４ｂとが異なる不純物濃度であるため、オーバーフローバリア部２０４を構成する不純物の注入工程が２回必要になる点で相違する。これ以外の工程は、第１の実施形態の製造方法と同一なので、その説明を省略するか簡略するにとどめ、上記相違点を中心に説明する。
【００３９】
本実施形態の製造方法では、シリコン酸化膜６１が成膜されたシリコン基板２２０に、水平転送部３、オーバーフローバリア部２０４およびオーバーフロードレイン部５の形成領域に対応するレジストパターン６２を用いて、Ｎ型不純物の砒素（Ａｓ）をイオン注入（１回目）することにより第１の不純物濃度のＮ型領域６３を形成する（図９（ａ））。この第１の不純物濃度が、オーバーフローバリア部２０４の第１のバリア部２０４ａを構成する不純物濃度である。
【００４０】
次に、第２のバリア部２０４ｂ、水平転送部３およびオーバーフロードレイン部５の形成領域に対応するレジストパターン６４を用いて、砒素（Ａｓ）を追加イオン注入（２回目）することにより第１の不純物濃度よりも高い第２の不純物濃度のＮ型領域６５を形成する（図９（ｂ））。この第２の不純物濃度が、第２のバリア部２０４ｂを構成する不純物濃度である。また、ここでのレジストパターン６４は、第１のバリア部２０４ａに対応する領域を覆う部分６４ａを有しているので、この工程を経て、第１の不純物濃度の第１のバリア部２０４ａが出来上がる。
【００４１】
そして、水平転送部３およびオーバーフロードレイン部５の形成領域に対応するレジストパターン６６を用いて、砒素（Ａｓ）を追加イオン注入することにより第２の不純物濃度よりも高い第３の不純物濃度の水平転送部３を形成する（図９（ｃ））。ここでのレジストパターン６６は、オーバーフローバリア部２０４の第１のバリア部２０４ａおよび第２のバリア部２０４ｂに対応する領域を覆う部分６６ａ，６６ｂを有している。この工程を経て、第２の不純物濃度の第２のバリア部２０４ｂが出来上がる。
【００４２】
さらに、レジストパターン６７を用いて、第３の不純物濃度よりも高い第４の不純物濃度のオーバーフロードレイン部５を形成して（図９（ｄ））、その後、チャネルストップ部２６を形成する（図９（ｅ））。
以上の工程を経て、固体撮像装置２００のシリコン基板２２０が作製される。なお、本実施形態の製造方法における第１〜第３の不純物濃度は、第１の実施形態における第１〜第３の不純物濃度と同じ濃度であることを意味するものではない。
【００４３】
以上、本発明に係る固体撮像装置について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。
［変形例］
例えば、以下のような変形例が考えられる。
上記実施形態では、オーバーフローバリア部において、第２のバリア部が第２の水平転送領域３ｂにおけるテーパ形状部分を除く部分全体に隣接した構成を示しているが、第２のバリア部が第２の水平転送領域３ｂにおける当該部分の一部に隣接する構成であってもよい。第２のバリア部は、有効撮像領域Ａに対応する第１の水平転送領域３ａよりも下流側であって、有効撮像領域Ａから転送されてくる全ての信号電荷が通過する位置に配されていればよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、水平転送部３が２相駆動である構成を示したが、３相以上で駆動する構成としてもよい。この場合には、水平転送部における信号電荷を一時的に蓄積する複数の蓄積部と、各蓄積部間の障壁となる障壁部とが、パルスによる印加電圧により形成されるが、これら蓄積部および障壁部のチャネル電位に対応して、オーバーフローバリア部の第１のバリア部および第２のバリア部電位障壁の高さを設定することにより、上記実施形態と同等の効果が得られる。
【００４５】
上記実施形態では、有効画素がフォトダイオードからなる構成を示したが、有効画素の構成を限定するものではない。
上記実施形態では、水平転送部、オーバーフローバリア部およびオーバーフロードレイン部が、Ｎ型不純物の砒素（Ａｓ）が注入されてなる構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、Ｎ型不純物として、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）を用いてもよい。また、固体撮像装置の仕様によっては、水平転送部、オーバーフローバリア部およびオーバーフロードレイン部がＰ型不純物で構成されていてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、本発明に係る固体撮像装置の製造方法について説明したが、固体撮像装置の製造方法を特に限定するものではない。固体撮像装置の仕様または用途に合わせて、その製造方法を適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、高画質な固体撮像装置を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１    フォトダイオード部
２    垂直転送部
２    幅Ｗ
３    水平転送部
３ａ  第１の水平転送領域
３ｂ  第２の水平転送領域
４    オーバーフローバリア部
４ａ  第１のバリア部
４ｂ  第２のバリア部
５    オーバーフロードレイン部
６    出力部
７    読み出しゲート
１４    出力ゲート部
１５    蓄積部
１６    障壁部
２０    シリコン基板
２６    チャネルストップ部
１００，２００    固体撮像装置
Ｗ１    チャネル幅
Ｗ２，Ｗ３    幅
Ｑ１，Ｑ２    電位井戸の容量
【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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