(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を用いて画像を検出する固体撮像装置であって、
光電変換部を有するシリコン基板の上に設けられた第１絶縁膜上に、第１方向に間隔をおいて形成された複数の第１転送電極と、該第１転送電極の上に設けられた第２絶縁膜の上に、第１方向に間隔をおいて形成された複数の第２転送電極とを有し、該第１転送電極と該第２転送電極とを用いて該光電変換部で発生した電荷が転送される電荷結合素子と、
該シリコン基板に形成され、該電荷結合素子から転送された電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンと、該フローティングディフュージョンの上に形成された第３絶縁膜上に設けられた配線層と、該配線層の上に形成された第４絶縁膜上に設けられた導電膜とを有し、該フローティングディフュージョンが該配線層に接続され、該配線層と該導電膜との間に容量Ｃ１を有するフローティングディフュージョンアンプと、を含み、
該フローティングディフュージョンアンプは、更に、該容量Ｃ１に直列に接続された直列容量を含み、
該直列容量は、該第１転送電極と該第２転送電極との間に形成された固定容量Ｃ２であり、
該第２転送電極、第２の配線層、および該導電膜が互いに接続されたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
光電変換を用いて画像を検出する固体撮像装置であって、
光電変換部を有するシリコン基板の上に設けられた第１絶縁膜上に、第１方向に間隔をおいて形成された複数の第１転送電極と、該第１転送電極の上に設けられた第２絶縁膜の上に、第１方向に間隔をおいて形成された複数の第２転送電極とを有し、該第１転送電極と該第２転送電極とを用いて該光電変換部で発生した電荷が転送される電荷結合素子と、
該シリコン基板に形成され、該電荷結合素子から転送された電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンと、該フローティングディフュージョンの上に形成された第３絶縁膜上に設けられた配線層と、該配線層の上に形成された第４絶縁膜上に設けられた導電膜とを有し、該フローティングディフュージョンが該配線層に接続され、該配線層と該導電膜との間に容量Ｃ１を有するフローティングディフュージョンアンプと、を含み、
該フローティングディフュージョンアンプは、更に、該容量Ｃ１に直列に接続された直列容量を含み、
前記直列容量は、該シリコン基板に設けられたＰＮ接合ダイオードの接合容量から形成される可変容量Ｃ４であり、
該ＰＮ接合ダイオードのＰ型領域またはＮ型領域、第２の配線層、および該導電膜が互いに接続されたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
上記ＰＮ接合ダイオードのＰ型領域またはＮ型領域と上記導電膜とが、接続配線で接続され、該接続配線の電位を制御することで上記可変容量Ｃ４の容量を変えることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
上記導電膜は、上記フローティングディフュージョンアンプを遮光する遮光膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
電荷結合素子とフローティングディフュージョンアンプとを有する固体撮像装置の製造方法であって、
シリコン基板を準備する工程と、
該シリコン基板に光電変換部を形成する工程と、
該シリコン基板の上に第１絶縁膜を形成する工程と、
該第１絶縁膜の上に第１転送電極を形成する工程と、
該第１転送電極の上に第２絶縁膜を形成する工程と、
該第２絶縁膜の上に第２転送電極を形成するとともに、該第１転送電極と該第２転送電極とを対向配置して固定容量Ｃ２を形成する工程と、
上記シリコン基板にフローティングディフュージョンを形成する工程と、
該第２転送電極の上に第３絶縁膜を形成する工程と、
該第３絶縁膜の上に第１および第２の配線層を形成するとともに、該フローティングディフュージョンと該第１の配線層とを接続し、該第２転送電極と該第２の配線層とを接続する工程と、
該第１の配線層および該第２の配線層の上に第４絶縁膜を形成する工程と、
該第４絶縁膜の上に導電膜を形成するとともに、該フローティングディフュージョンに接続された該第１の配線層と該導電膜との間に容量Ｃ１を形成する工程と、
該第２転送電極に接続された該第２の配線層と該導電膜とを接続する工程と、を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
電荷結合素子とフローティングディフュージョンアンプとを有する固体撮像装置の製造方法であって、
シリコン基板を準備する工程と、
該シリコン基板に光電変換部を形成する工程と、
該シリコン基板の上に第１絶縁膜を形成する工程と、
該第１絶縁膜の上に第１転送電極を形成する工程と、
該第１転送電極の上に第２絶縁膜を形成する工程と、
該第２絶縁膜の上に第２転送電極を形成する工程と、
上記シリコン基板にフローティングディフュージョンを形成する工程と、
シリコン基板にＰＮ接合容量Ｃ４を有するＰＮ接合ダイオードを形成する工程と、
該第２転送電極の上に第３絶縁膜を形成する工程と、
該第３絶縁膜の上に第１および第２の配線層を形成するとともに、該フローティングディフュージョンと該第１の配線層、および該第２の配線層とＰＮ接合ダイオードのＰ型領域またはＮ型領域を、それぞれ接続する工程と、
該第１の配線層および該第２の配線層の上に第４絶縁膜を形成する工程と、
該第４絶縁膜の上に導電膜を形成して、該フローティングディフュージョンに接続された該第１の配線層と該導電膜との間に容量Ｃ１を形成するとともに、該導電膜と該第２の配線層とを接続する工程と、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、電荷結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）を備えた固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置は、画素アレイ、ＣＣＤ、及びＦＤＡ（Floating Diffusion Amplifier）を構成要素として含む。このような固体撮像装置では、ＦＤＡに含まれるＦＤ（Floating Diffusion）部に直接電気容量を接続して全容量を調整している。これによりＦＤＡの電荷変換係数を調整することで、固体撮像装置のダイナミックレンジを拡大している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の固体撮像装置では、小型化によりＦＤＡの微細化が進むと、ＦＤ部の容量の並列容量成分の低減が頭打ちになるという問題があった。また、ＦＤ部に直接電気容量を接続するための場所が無くなるという問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明は、微細化されたＦＤＡにおいても、ＦＤ部の容量を低減し、電荷変換係数の向上及び信号電荷量に応じた電荷変換係数の制御を図ることにより、高感度でダイナミックレンジの広い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】
【０００６】
本発明の１つの形態は、
光電変換を用いて画像を検出する固体撮像装置であって、
光電変換部を有するシリコン基板の上に設けられた第１絶縁膜上に、第１方向に間隔をおいて形成された複数の第１転送電極と、第１転送電極の上に設けられた第２絶縁膜の上に、第１方向に間隔をおいて形成された複数の第２転送電極とを有し、第１転送電極と第２転送電極とを用いて光電変換部で発生した電荷が転送される電荷結合素子と、
シリコン基板に形成され、電荷結合素子から転送された電荷が蓄積されるフローティングディフュージョンと、フローティングディフュージョンの上に形成された第３絶縁膜上に設けられた配線層と、配線層の上に形成された第４絶縁膜上に設けられた導電膜とを有し、フローティングディフュージョンが配線層に接続され、配線層と導電膜との間に容量Ｃ１を有するフローティングディフュージョンアンプと、を含み、
フローティングディフュージョンアンプは、更に、容量Ｃ１に直列に接続された直列容量を含むことを特徴とする固体撮像装置である。
【０００７】
本発明の他の形態は、このような固体撮像装置の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる固体撮像装置では、直列容量を追加することで、出力アンプに含まれるＦＤ容量を小さくすることにより電荷変換係数を向上させ、高感度でダイナミックレンジの広い固体撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置の概略を示す斜視図である。
【図２Ａ】図１に示す固体撮像装置に含まれる画素の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す画素を矢印Ａ−Ａ方向に見た場合の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示す画素を矢印Ｂ−Ｂ方向に見た場合の断面図である。
【図３】従来の固体撮像装置の部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置の部分断面図であり、転送電極間容量が追加されている。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる他の固体撮像装置の部分断面図であり、配線層−遮光膜間容量が追加されている。
【図６】従来の固体撮像装置のＦＤＡに含まれるＦＤ容量を計算するための回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置のＦＤＡに含まれるＦＤ容量を計算するための回路図である。
【図８】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の製造工程の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置の部分断面図であり、ＰＮ接合容量が追加されている。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置の出力ＦＤＡに含まれるＦＤ容量を計算するための回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の製造工程の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について、図を参照しながら以下に説明する。各図において、同一符号は、同一又は相当箇所を示す。説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするために、既によく知られた内容や重複する内容については説明を省略する場合がある。以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、全体が３００で表される、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置の概略を示す斜視図である。固体撮像装置３００はシリコン基板３０２を含む。シリコン基板３０２の上には、大きく分けて、複数の画素５０２を複数列に配列した画素アレイ５０１と、この画素アレイ５０１の画素５０２を順次選択して、画素５０２に生じた信号電荷を外部に読み出す信号処理回路５２０とを備える。なお、図１では、シリコン基板３０２に信号処理回路５２０を形成した場合を示すが、これに限定されず、信号処理回路５２０は別途設けてもよい。
【００１２】
画素アレイ５０１は、内部光電効果によって画素５０２で発生した信号電荷を、画素アレイ５０１の垂直方向（図面では「Ｙ軸方向」と表記する）に転送する垂直ＣＣＤ５０９と、垂直ＣＣＤ５０９で転送した信号電荷をさらに画素アレイ５０１の、垂直方向と直交する水平方向（図面では「Ｘ軸方向」と表記する）に転送する水平ＣＣＤ５１０と、転送されてきた信号電荷を電圧に変換する出力アンプ５０８とを備える。出力アンプ５０８は、ＦＤＡ（Floating Diffusion Amplifier）である。図１の画素アレイ５０１では、２次元に画素５０２を配置したが、１次元に配置しても構わない。
【００１３】
図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃを参照して画素５０２について説明する。図２Ａは、図１に示す固体撮像装置３００に含まれる画素５０２の平面図であり、図２Ｂ、図２Ｃは、それぞれ画素５０２を矢印Ａ−Ａ方向、矢印Ｂ−Ｂ方向に見た場合の断面図である。図２Ａでは上下方向が垂直方向、左右方向が水平方向となる。また、図２Ｂでは、紙面に垂直な方向が垂直方向、左右方向が水平方向となる。
【００１４】
画素５０２は、各電極（図示せず）と、シリコン基板３０２内に形成され、入射した光を信号電荷に変換する光電変換部５０３と、水平方向に沿って隣接する画素５０２との間の混信を防止する画素分離５０４とを含む。シリコン基板３０２の上には、第１絶縁膜３０４、第１転送電極５１１、第２絶縁膜３０５、第２転送電極５１２が順次積層され、その上に、第３絶縁膜３０６、第４絶縁膜３０７が設けられている。このような画素５０２を垂直方向に一列に配置して垂直ＣＣＤ５０９を構成している。垂直ＣＣＤ５０９では、図２Ｃに示すように、第１転送電極５１１、第２転送電極５１２が、水平方向に繰り返し配置された構成となり、５０２で示す部分が１つの画素となる。
【００１５】
次に、図３、４を用いて、固体撮像装置の出力アンプについて説明する。図３は、従来の固体撮像装置の出力アンプ近傍の部分断面図であり、図４及び図５は、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置３００の出力アンプ近傍の部分断面図である。
【００１６】
図３、図４、及び図５に示すように、固体撮像装置の出力アンプは、垂直ＣＣＤ５０９から転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ５１０の端部（図１参照）に設けられている。出力アンプでは、水平ＣＣＤ５１０から転送されてきた信号電荷を受け取って蓄積するＦＤ（Floating Diffusion）部５３３が、シリコン基板３０２に設けられている。ＦＤ部５３３に蓄積された電荷をソースフォロアアンプ（図示せず）で電圧に変換することで、ＦＤ部５３３に蓄積された信号電荷量に比例した出力電圧を得ることができる。信号電荷量と出力電圧の関係を表す１次関数の比例係数のことを、電荷変換係数と呼ぶ。
【００１７】
また、ＦＤＡタイプの出力アンプでは、シリコン基板３０２の上に設けられた絶縁膜中に、ＦＤ部５３３に接続された配線層５０７が設けられ、さらに絶縁膜の上には遮光膜５１３が設けられている。配線層５０７は、ＦＤ部５３３に接続して出力信号を取り出し、遮光膜５１３は、不必要な光がＦＤ部５３３に入射して、電荷が発生するのを防止する。遮光膜５１３は金属膜または導電性有機膜から形成されるため、ＦＤ部５３３に接続する配線層５０７との間に電気容量を構成して、ＦＤ容量を増加させている。ここでは、寄生容量も含めてＦＤ部５３３に接続する全容量の和をＦＤ容量（Ｃｔｏｔａｌ）と呼ぶ。
【００１８】
図３に示す従来の固体撮像装置では、撮像対象となる被写体が発した光が、画素アレイ内の画素に入射すると、シリコン基板３０２で、内部光電効果により、光の入射量に応じた数の電子正孔対（上述の信号電荷）が発生する。
【００１９】
ここで、シリコン基板３０２のうち、光が入射して電子正孔対が発生している領域を光電変換部５０３とする。画素ごとに、この信号電荷（多くの場合は、電子）を垂直ＣＣＤ及び水平ＣＣＤを通して転送し、出力アンプで電圧に変換して、被写体の撮像画を得る。
【００２０】
本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置３００では、さらに、図４及び図５に示すように、従来の構造に加えて、遮光膜５１３に、配線間容量やＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）容量のような固定容量が接続されている。
【００２１】
具体的には、固定容量は、図４では、第１転送電極５１１と第２転送電極５１２とを用いて形成した第１転送電極５１１−第２転送電極５１２間容量（Ｃ２）である。この場合、第２転送電極５１２は配線層５０７により遮光膜５１３に接続されている。または、図５では、配線層５０７と遮光膜５１３とを用いて形成した、配線層５０７−遮光膜５１３間容量（Ｃ３）である。
【００２２】
図６に、従来の固体撮像装置のＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌを計算するための回路図を、図７に、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置のＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌを計算するための回路図を、それぞれ示す。図６、図７中において、配線層５０７と遮光膜５１３と間の容量（Ｃ１）をＣ１Ｍ−ｒｅｆ、固定容量（Ｃ２、Ｃ３）をＣｆｉｘ、さらにＣ１Ｍ−ｒｅｆとＣｆｉｘとを除く残りのＦＤ容量をＣｏｔｈｅｒとする。また、ＦＤ部５３３の電位をＶＦＤ、遮光膜５１３の電位をＶｒｅｆ、固定容量において遮光膜に接続する電極と対向する電極（図４では５１１、図５では５０７）の電位をＶｆｉｘとする。ただし、図７において、遮光膜５１３とシリコン基板３０２間の寄生容量は、Ｃｆｉｘと比べて十分に小さいものとする。
【００２３】
ここで、計算を簡単にするため、図６の電位Ｖｒｅｆ及び図７の電位Ｖｆｉｘは、それぞれシリコン基板３０２の電位（固定電位：０Ｖ）と等しいとすると、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌについて、図６の回路では以下の式１が、図７の回路では以下の式２が、それぞれ成り立つ。
【００２４】
0006494539.tif 000002
【００２５】
0006494539.tif 000003
【００２６】
式１、２から分かるように、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌの値は、式１よりも式２の方が小さくなる。すなわち、従来のように遮光膜５１３を直接、固定電位に接続するよりも、本発明の実施の形態１のように固定容量（Ｃ２、Ｃ３）を介して固定電位に接続した方が、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌは小さくなる。ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌが小さくなった結果、電荷変換係数が向上し、出力アンプが高感度となる。これにより、感度が高い固体撮像装置３００を提供することができる。
【００２７】
特に、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌの低減に関して、並列容量を削減することは、ＦＤＡの微細化が進むと頭打ちになるが、本発明の実施の形態１のように直列容量を追加することは、ＦＤＡから離れた領域に容量Ｃ２、Ｃ３を形成すればよいため、微細化された構造においても可能である。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置３００の製造方法を説明する。図８は、固体撮像装置３００の製造工程の断面図であり、水平方向に沿ったＦＤ容量近傍の断面図である。図８中、図２Ａ〜２Ｃと同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００２９】
まず、図（ａ）に示すように、シリコン基板３０２を準備する。次に、シリコン基板３０２の表面から、不純物拡散法またはイオン注入法を用いて、不純物拡散層を選択的に形成し、垂直ＣＣＤ５０９（図示せず）及び水平ＣＣＤ５１０を形成する。次に、ＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon）分離法またはトレンチ分離法によって、所定の位置に分離酸化膜（図示せず）を形成する。
【００３０】
続いて、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板３０２上に第１絶縁膜３０４を形成する。第１絶縁膜３０４は、例えば酸化シリコンからなる。次に、第１絶縁膜３０４上に、垂直方向に間隔をあけて第１転送電極５１１を形成する。第１転送電極５１１は、例えば多結晶シリコンからなる。第１転送電極５１１は、垂直方向に延在する。この時、第１転送電極５１１の一部から、固定容量Ｃ２の下部電極を形成する。
【００３１】
続いて、図８（ｃ）に示すように、第１転送電極５１１を周囲から酸化して第２絶縁膜３０５を形成する。次に、第２絶縁膜３０５の上に、第２転送電極５１２を形成する。第２転送電極５１２は、例えば多結晶シリコンからなる。第２転送電極５１２も、第１転送電極５１１と同様に、垂直方向に延在する。第１転送電極５１１と第２転送電極５１２とは、例えば図２Ｃに示すように、交互に配置される。この時、第２転送電極５１２の一部から、固定容量Ｃ２の上部電極を形成する。次に、不純物拡散法またはイオン注入法を用いて、シリコン基板３０２の出力アンプ５０８を形成する領域に、ＦＤ部５３３を選択的に形成する。
【００３２】
続いて、図８（ｄ）に示すように、シリコン基板３０２の上（第２絶縁膜３０５、第１転送電極５１１、及び第２転送電極５１２の上）に、第３絶縁膜３０６を形成し、第３絶縁膜３０６上に配線層５０７を形成する。配線層５０７の一部は、下方のＦＤ部５３３や固定容量Ｃ２の上部電極である第２転送電極５１２に接続される。この時、配線層５０７の一部から、容量Ｃ１および固定容量Ｃ３の下部電極を形成する。次に、配線層５０７の上に第４絶縁膜３０７を形成する。
【００３３】
最後に、第４絶縁膜３０７の上に遮光膜（導電膜）５１３を形成する。遮光膜５１３は、金属膜または導電性有機膜から形成される。遮光膜５１３は、容量Ｃ２の上部電極に接続された配線層５０７にも接続される。この時、遮光膜５１３の一部から、容量Ｃ１および固定容量Ｃ３の上部電極を形成する。
【００３４】
以上の工程で、本発明の実施の形態１にかかる固体撮像装置３００のＦＤ容量が完成する。なお、図８の製造工程では、固定容量Ｃ２およびＣ３の双方を形成したが、図４、図５に示すように、いずれか一方の固定容量のみを形成しても構わない。
【００３５】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置の、出力アンプ５０８近傍の部分断面図である。図９中、図４と同一符合は、同一または相当箇所を示す。
【００３６】
図９に示すように、本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置では、遮光膜５１３に、ＰＮ接合容量からなる可変容量Ｃ４が接続されている。具体的には、可変容量Ｃ４は、Ｎ型不純物拡散層５３２とシリコン基板３０２から形成されるＰＮ接合容量からなる。
【００３７】
ここで、図１０に、本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置のＦＤ容量を計算するための回路図を示す。図１０の回路図において、可変容量の容量値を設定するための電圧入力端子をΦｒｅｆ、スイッチをＳＷ、可変容量をＣｖａｒ、可変容量における遮光膜に接続する電極と対向する電極の電位をＶｖａｒとする。スイッチＳＷは、可変容量Ｃ４の容量値Ｃｖａｒを設定する場合はオン状態にし、ＦＤ容量に電荷を蓄積して電圧に変換する場合はオフ状態にする。他の構成は、図６に示す回路図と同じである。ただし、図１０中において、遮光膜５１３とシリコン基板３０２との間の寄生容量は、Ｃｖａｒと比べて十分に小さいものとする。
【００３８】
ここで、計算を簡単にするため、可変容量における遮光膜に接続する電極と対向する電極の電位Ｖｖａｒは、シリコン基板３０２の電位（固定電位：０Ｖ）と等しいものとする。この場合、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌについて、以下の式３が成り立つ。
【００３９】
0006494539.tif 000004
【００４０】
従来の固体撮像装置のＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌを示す上述の式１と比較すると分かるように、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌは、式１よりも式３の方が小さくなる。すなわち、従来のように遮光膜５１３を直接、固定電位に接続するよりも、本発明の実施の形態２のように可変容量（Ｃ４）を介して固定電位に接続した方が、ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌは小さくなる。ＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌが小さくなった結果、電荷変換係数が向上して高感度となる。
【００４１】
また、本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置では、図１０の電圧入力端子Φｒｅｆからの入力電圧を変化することにより、遮光膜５１３に印加される電圧を変化させて、可変容量Ｃ４の容量を制御することができる。可変容量Ｃ４の容量値が変化すると、式３の関係からＦＤ容量Ｃｔｏｔａｌも変化する。すなわち、電荷変換係数をΦｒｅｆ電圧によって制御できる。この結果、出力アンプのダイナミックレンジが拡大し、感度が高く、かつ、ダイナミックレンジの広い固体撮像装置を提供することができる。
【００４２】
次に、本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置の製造方法を説明する。図１１は、固体撮像装置の製造工程の断面図であり、水平方向に沿ったＦＤ容量近傍の断面図を示す。図１１中、図８と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００４３】
図１１（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程は、図８の（ａ）〜（ｄ）に示す製造工程とほぼ同一である。但し、図１１（ｂ）の工程では固定容量Ｃ２を作製せず、代わりに、図１１（ｃ）の工程でシリコン基板３０２に、ＰＮ接合容量Ｃ４のためのＮ型不純物拡散層５３２を形成する。Ｎ型不純物拡散層５３２は、ＦＤ部５３３と同じ工程で、不純物拡散法またはイオン注入法を用いて形成する。
【００４４】
Ｎ型不純物拡散層５３２には、配線層５０７が接続され、更にその上に、遮光膜５１３が接続される。以上の工程で、本発明の実施の形態２にかかる固体撮像装置が完成する。
【００４５】
なお、本発明の実施の形態１、２では、画素として転送電極に開口部を有しない非開口電極型の画素を用いて説明したが、転送電極に開口部を有する開口電極型の画素を用いても構わない。
【００４６】
また、本発明の実施の形態１、２では、イメージセンサの構成及び動作方式としてＣＣＤイメージセンサを用いたが、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサを用いても良いことは言うまでも無い。
【００４７】
さらに、固体撮像装置には、光領域全体を検出するパンクロマティック検出器と、カラーフィルタを上方に配置することで光領域をいくつかの帯域に分割して検出するマルチバンド検出器の２種類がある。本発明の実施の形態１、２は、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とする。
【００４８】
また、信号電荷の読出し方式によっても、固体撮像装置は２種類に分類できる。１つは、垂直ＣＣＤ５０９と光電変換部５０３とを並列に配置したエリアセンサであり、読出し方式がフレーム転送及びインターライン転送の場合に用いる検出器である。他は、垂直ＣＣＤ５０９が光電変換部５０３を含むラインセンサであり、読出し方式がＴＤＩ（Time Delay Integration）の場合に用いる検出器である。本発明の実施の形態１、２は、エリアセンサとラインセンサの両方を対象とする。
【符号の説明】
【００４９】
３００  固体撮像装置、３０２  シリコン基板、３０４  第１絶縁膜、３０５  第２絶縁膜、３０６  第３絶縁膜、３０７  第４絶縁膜、５０１  画素アレイ、５０２  画素、５０３  光電変換部、５０４  画素分離、５０７  配線層、５０８  出力アンプ、５０９  垂直ＣＣＤ、５１０  水平ＣＣＤ、５１１  第１転送電極、５１２  第２転送電極、５１３  遮光膜、５２０  信号処理回路、５３２  Ｎ型不純物拡散層、５３３  ＦＤ部。
【図１】
0006494539.tif 000005
【図２Ａ】
0006494539.tif 000006
【図２Ｂ】
0006494539.tif 000007
【図２Ｃ】
0006494539.tif 000008
【図３】
0006494539.tif 000009
【図４】
0006494539.tif 000010
【図５】
0006494539.tif 000011
【図６】
0006494539.tif 000012
【図７】
0006494539.tif 000013
【図８】
0006494539.tif 000014
【図９】
0006494539.tif 000015
【図１０】
0006494539.tif 000016
【図１１】
0006494539.tif 000017