(57)【要約】【課題】  素子分離領域に空乏層が接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域端に形成した固体撮像素子において、画素部の微細化を図る。【解決手段】  素子分離領域１３により画素部間が分離された固体撮像装置１０、１０Ａまたは１０Ｂを製造する際に、能動領域となる部分をパターニングして、このアクティブパターンをマスク１９として半導体基板１１上にイオン注入を行うことにより、イオン注入領域の一部または全域を素子分離領域１３とする。素子分離領域端から所定の距離ｄだけ離れるように設けられたレジストマスクを用いてイオン注入ろ行う従来技術のようにレジストマスクの合わせずれが生じることなく、素子分離領域１３の端からの距離ｄを安定化させて、ｐ型不純物領域１３３を安定化して形成することができる。【選択図】  図１
2008091702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子分離領域により各能動領域間が素子分離された固体撮像装置を製造する固体撮像装置の製造方法において、
能動領域となる部分を残して該各能動領域間の能動領域周りを開口するようにパターニングしたマスクを半導体基板上に形成するマスク形成工程と、
該マスク上から該半導体基板にイオン注入を行うイオン注入工程と、
該マスクを用いて、該イオン注入の前後または後に該素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記マスクを、前記イオン注入に用いると共に、前記素子分離領域の素子分離溝の形成に用いる請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記能動領域は、画素部および、該画素部からの信号を検出する信号検出部と、該画素部と該信号検出部間のゲート領域とを有する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記イオン注入の方向は、少なくとも前記能動領域側に向けて傾斜している請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記イオン注入後に、熱処理により注入イオンを拡散および活性化させる熱処理工程をさらに有する請求項１または４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記素子分離領域形成工程は、前記熱処理工程後に前記マスクを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程を有する請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記素子分離領域形成工程は、前記イオン注入後に前記マスクを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程を有する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記素子分離領域形成工程は、前記イオン注入前に前記マスクを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程を有する請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板を回転させながらイオン注入を行う請求項１または４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記イオン注入の方向は、前記半導体基板の主面に対する垂線からの注入角度が０度以上７度以下または１０度以上３０度以下の範囲に設定する請求項４または９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記イオン注入を、前記マスクを前記能動領域側に所定量だけ後退させた状態で行う請求項１、４、９および１０のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記素子分離領域形成工程は、前記マスクの少なくとも前記能動領域側の側壁にサイドウォールを形成するサイドウォール形成工程と、該マスクおよび該サイドウォールを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程とを有する請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記素子分離領域形成工程は、前記溝に絶縁膜を埋め込んで絶縁領域を形成する絶縁領域形成工程をさらに有する請求項２、６〜８および１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記イオン注入を、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下で行う請求項１、５および９〜１１のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
前記イオン注入は、複数回行う請求項１、５および９〜１１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記イオン注入を、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下、加速エネルギー２００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下および加速エネルギー４０ＫｅＶ以上１００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という各条件でそれぞれ行う請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記イオン注入を、第１のイオン注入として、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上６０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で行い、素子分離用の溝を形成した後に、該マスクを用いて第２のイオン注入を行う請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第２のイオン注入を、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上４０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で行う請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
前記イオン注入を、素子分離用の溝を形成した後に、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上４０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で行う請求項１および９〜１１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
前記イオン注入により、ボロンイオンを注入してｐ型不純物領域を形成する請求項１、２、４、５、７〜１１および１４〜１９のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２１】
前記溝の深さを２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に設定する請求項２、６〜８、１２，１３および１７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２２】
前記溝の幅を０．１μｍ以上１．０μｍ以下に設定する請求項２、６〜８、１２、１３、１７および２１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２３】
前記溝の幅を０．２μｍ以上０．３μｍ以下に設定する請求項２、６〜８、１２、１３、１７および２１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２４】
前記溝の端から前記能動領域の端までの距離を０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内に設定し、該溝の端から該能動領域の端までの間に前記イオン注入によるイオン注入領域を形成する請求項２、６〜８、１２および１３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２５】
前記溝の端から前記能動領域の端までの距離を０．０３μｍ以上０．１μｍ以下の範囲内に設定し、該溝の端から該能動領域の端までの間に前記イオン注入によるイオン注入領域を形成する請求項２、６〜８、１２および１３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２６】
前記素子分離領域の端から前記能動領域の端までの距離を、前記イオン注入による加速エネルギーおよび注入濃度と、該イオン注入後の注入イオンの熱拡散処理の温度および時間との少なくともいずれかにより調整する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２７】
前記マスクは、酸化膜、窒化膜およびレジスト膜の複合膜から構成されている請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項２８】
前記レジスト膜の膜厚を、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲内に設定する請求項２７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２９】
前記マスクのレジスト膜を前記能動領域側に所定量だけ後退させた状態で前記イオン注入を行う請求項９、２７および２８のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３０】
前記能動領域に、光を光電変換して信号電荷を得るためのフォトダイオードを画素部として形成するフォトダイオード形成工程をさらに有する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３１】
前記イオン注入により、前記フォトダイオードを構成するｐ型ウェル領域よりも高濃度となるようにイオン注入領域としてｐ型不純物領域を形成する請求項３０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法により製造された固体撮像装置であって、前記素子分離領域が前記各能動領域間に設けられ、該素子分離領域と該能動領域間にイオン注入領域が設けられている固体撮像装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の固体撮像装置が撮像部に設けられた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像可能とするＭＯＳ型センサまたはＣＭＯＳ型センサなどに用いられ、各画素部間が分離された素子分離領域に空乏層が直に接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域端に形成した固体撮像装置の製造方法、これにより製造された固体撮像装置および、この固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型センサに代わって、動作の高速化および低消費電力化を図る上で有利なＣＭＯＳ型センサが注目されつつある。このＣＭＯＳ型センサの画質を決定する要素の一つとして暗電流が挙げられ、この暗電流が、特に、低輝度における感度や表示のざらつきなどに影響を与える。
【０００３】
この暗電流は、半導体基板と酸化膜との界面に生じる界面準位に起因しており、特に、画素部間を分離する素子分離領域における界面準位が大きな問題であることが分かっている。したがって、この問題を解決するために、従来、多くの提案が為されている。
【０００４】
例えば特許文献１および特許文献２には、素子分離領域に空乏層が接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域端に形成した固体撮像素子が提案されている。
【０００５】
他の方法として、例えば特許文献３には、素子分離領域に保護ゲート電極を形成して空乏層が接しないように構成した固体撮像装置が提案されている。また、例えば特許文献４には、素子分離領域内にゲート電極を埋め込み、このゲート電極に電圧を印加することによって空乏層の伸びを抑制した固体撮像装置が提案されている。さらに、例えば特許文献５には、素子分離領域の隣に発生電流を排出するためのドレイン領域を設けた固体撮像装置が提案されている。
これらの上記特許文献３〜５に提案されている従来の固体撮像装置については、製造条件が複雑になり、また、画素の微細化に適していないため、実用的ではない。
【０００６】
したがって、ここでは、最も容易に作製可能で暗電流低減効果を期待することができる方法として、特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置の製造方法について、図８（ａ）および図８（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【０００７】
図８（ａ）および図８（ｂ）は、従来の固体撮像装置の製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【０００８】
まず、図８（ａ）に示すように、ｎ型半導体基板１０１の表面上に、例えばＳｉＯ２などからなる絶縁膜１０２を形成し、この絶縁膜１０２と共にｎ型半導体基板１０１にトレンチ分離用（画素分離用）の溝１０３を形成する。
次に、このトレンチ分離用の溝１０３の端から所定の距離ｄ１だけ能動領域側に離れるように、溝１０３で分離された能動領域の画素領域内にレジストマスク１０４を形成する。このレジストマスク１０４上からｐ型不純物１０５をイオン注入して、一部が溝１０３から画素領域側（レジストマスク１０４側）に張り出すように、半導体基板１０１に第２のｐ型半導体ウェル領域１０６（ｐ−ｗｅｌｌ２）を形成する。
このとき、第２のｐ型半導体ウェル領域１０６は、溝１０３の側部および底部にわたって十分な幅および深さで形成され、溝１０３の側部および底部において能動領域と溝１０３に埋め込まれる絶縁膜との界面の全てを囲うように形成される。
【０００９】
さらに、図８（ｂ）に示すように、溝１０３内に埋め込み絶縁膜１０７として例えばＳｉＯ２膜材料を例えばＣＶＤ（化学気相成長）法により埋め込み、その表面を平坦化することにより、溝１０３および埋め込み絶縁膜１０７からなるトレンチ素子分離層１０８を形成する。
その後、画素領域を除いて終端がトレンチ素子分離層１０８上に存するようにレジストマスク１０９を形成し、このレジストマスク１０９上から画素領域側で深さ方向にそれぞれ選択的にｐ型不純物およびｎ型不純物をイオン注入することにより、半導体基板１０１の深い位置に、第２のｐ型半導体ウェル領域１０６と接続する第１のｐ型半導体ウェル領域１１０を形成し、半導体基板１０１の表面側に電荷蓄積領域となるｎ型半導体領域１１１を形成し、さらに、ｎ型半導体領域１１１と半導体絶縁膜１０２との界面に第２のｐ型不純物ウェル領域１０６と接続する高濃度のｐ型半導体領域１１２を形成する。このとき、表面側のｎ型半導体領域１１１と第１のｐ型半導体ウェル領域１１０との間の半導体基板部分は、ｎ型半導体領域１１１よりも低濃度のｎ型不純物領域１１３となっている。
【００１０】
なお、ここでは、第１のｐ型半導体ウェル領域１１０、ｎ型半導体領域１１１および高濃度のｐ型半導体領域１１２のイオン注入工程を１つの図で示しているが、これは、同一工程で行ってもよいが、他の部位を形成する都合上で、別工程となる場合もある。
【００１１】
このようにして、目的とする光電変換部としてのセンサ部（フォトダイオード部）を形成する。このセンサ部は、高濃度のｐ型半導体領域１１２と、ｎ型半導体領域１１１および低濃度のｎ型不純物領域１１３と、第１のｐ型半導体ウェル領域１１０とによって、いわゆるＨＡＤ（Ｈｏｌｅ  Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）センサ部として構成されている。
【特許文献１】特開２０００−２９９４５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７４５５号公報
【特許文献３】特開２００３−２１８３３７号公報
【特許文献４】特開２００５−１０１８６４号公報
【特許文献５】特開２００５−１７５１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の固体撮像装置の製造方法には、以下のような問題がある。
【００１３】
第２のｐ型半導体ウェル領域１０６をレジストマスク１０４を用いて形成しているため、第２のｐ型半導体ウェル領域１０６の端とトレンチ素子分離層１０８の端との図８（ａ）に示す距離ｄ１において、レジストマスク１０４の合わせずれによる寸法ばらつきが必ず生じる。このため、センサ部（フォトダイオード）を構成するｎ型半導体領域１１１およびｎ型不純物領域１１３からの空乏層がトレンチ素子分離層１０８の端に直に接しないようにするためには、その第２のｐ型半導体ウェル領域１０６のトレンチ素子分離層１０８に対する形成位置のばらつきを考慮して、上記距離ｄ１を大きくとる必要が生じる。しかしながら、上記距離ｄ１を大きくとると、今後必要とされるような更なる微細な画素を形成することは不可能になってしまう。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、素子分離領域に空乏層が直に接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域端に形成して暗電流を抑えた画質の良好な固体撮像素子において、従来技術のように製造条件が複雑にならず簡略化でき、画素の微細化を図ることができる固体撮像装置の製造方法、これにより製造された固体撮像装置および、この固体撮像装置を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器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】
【００１５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、素子分離領域により各能動領域間が素子分離された固体撮像装置を製造する固体撮像装置の製造方法において、能動領域となる部分を残して該各能動領域間の能動領域周りを開口するようにパターニングしたマスクを半導体基板上に形成するマスク形成工程と、該マスク上から該半導体基板にイオン注入を行うイオン注入工程と、該マスクを用いて、該イオン注入の前後または後に該素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるマスクを、前記イオン注入に用いると共に、前記素子分離領域の素子分離溝の形成に用いる。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における能動領域は、画素部および、該画素部からの信号を検出する信号検出部と、該画素部と該信号検出部間のゲート領域とを有する。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入の方向は、少なくとも前記能動領域側に向けて傾斜している。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入後に、熱処理により注入イオンを拡散および活性化させる熱処理工程をさらに有する。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における素子分離領域形成工程は、前記熱処理工程後に前記マスクを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程を有する。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における素子分離領域形成工程は、前記イオン注入後に前記マスクを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程を有する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における素子分離領域形成工程は、前記イオン注入前に前記マスクを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程を有する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における半導体基板を回転させながらイオン注入を行う。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入の方向は、前記半導体基板の主面に対する垂線からの注入角度が０度以上７度以下または１０度以上３０度以下の範囲に設定する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入を、前記マスクを前記能動領域側に所定量だけ後退させた状態で行う。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における素子分離領域形成工程は、前記マスクの少なくとも前記能動領域側の側壁にサイドウォールを形成するサイドウォール形成工程と、該マスクおよび該サイドウォールを用いて前記半導体基板をエッチングして溝を形成する溝形成工程とを有する。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における素子分離領域形成工程は、前記溝に絶縁膜を埋め込んで絶縁領域を形成する絶縁領域形成工程をさらに有する。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入を、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下で行う。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入は、複数回行う。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入を、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下、加速エネルギー２００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下および加速エネルギー４０ＫｅＶ以上１００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という各条件でそれぞれ行う。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入を、第１のイオン注入として、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上６０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で行い、素子分離用の溝を形成した後に、該マスクを用いて第２のイオン注入を行う。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における第２のイオン注入を、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上４０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で行う。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入を、素子分離用の溝を形成した後に、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上４０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で行う。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるイオン注入により、ボロンイオンを注入してｐ型不純物領域を形成する。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における溝の深さを２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に設定する。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における溝の幅を０．１μｍ以上１．０μｍ以下に設定する。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における溝の幅を０．２μｍ以上０．３μｍ以下に設定する。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記溝の端から前記能動領域の端までの距離を０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内に設定し、該溝の端から該能動領域の端までの間に前記イオン注入によるイオン注入領域を形成する。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記溝の端から前記能動領域の端までの距離を０．０３μｍ以上０．１μｍ以下の範囲内に設定し、該溝の端から該能動領域の端までの間に前記イオン注入によるイオン注入領域を形成する。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記素子分離領域の端から前記能動領域の端までの距離を、前記イオン注入による加速エネルギーおよび注入濃度と、該イオン注入後の注入イオンの熱拡散処理の温度および時間との少なくともいずれかにより調整する。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるマスクは、酸化膜、窒化膜およびレジスト膜の複合膜から構成されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法におけるレジスト膜の膜厚を、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲内に設定する。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記マスクのレジスト膜を前記能動領域側に所定量だけ後退させた状態で前記イオン注入を行う。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における能動領域に、光を光電変換して信号電荷を得るためのフォトダイオードを画素部として形成するフォトダイオード形成工程をさらに有する。
【００４５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記イオン注入により、前記フォトダイオードを構成するｐ型ウェル領域よりも高濃度となるようにイオン注入領域としてｐ型不純物領域を形成する。
【００４６】
本発明の固体撮像装置は、本発明の上記固体撮像装置の製造方法により製造された固体撮像装置であって、前記素子分離領域が前記各能動領域間に設けられ、該素子分離領域と該能動領域間にイオン注入領域が設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４７】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像装置が撮像部に設けられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４８】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４９】
本発明では、素子分離領域により画素部間が分離された固体撮像装置を製造する際に、能動領域となる部分を残して各能動領域間の能動領域周りを開口するようにパターニングしたマスクを半導体基板上に形成し、マスク上から半導体基板にイオン注入を行うと共に、マスクを用いて、このイオン注入の前後または後に素子分離領域を形成する。このように、同じマスクを用いて、イオン注入と素子分離領域の形成（このうちの素子分離溝の形成）を行う。これによって、素子分離領域端から所定距離ｄだけ離れるように設けたマスクを用いてイオン注入を行う従来技術のように、マスクの合わせずれが生じることなく、素子分離領域を構成する絶縁領域の端から、イオン注入による例えばｐ型不純物領域の端までの距離ｄを安定的に形成することが可能となる。このｐ型不純物領域は、フォトダイオードからの空乏層が素子分離領域に接しないように空乏層ストッパーとして設けられるものであり、このｐ型不純物領域によって、素子分離部分において酸化膜と半導体との界面に生じる界面準位により暗電流が生じることが防止される。
【００５０】
イオン注入後にマスクを用いて半導体基板をエッチングすることにより素子分離用の溝を形成し、その溝に絶縁膜を埋め込むことにより、各画素部間の画素部周りのイオン注入領域の一部またはこれを含む全部を素子分離領域とすることが可能となる。また、イオン注入後に、熱処理により注入イオンを拡散および活性化させる場合には、この熱処理工程後にマスクを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成する（実施形態１）。この溝に絶縁膜を埋め込むことにより、各画素部間の画素部周りのイオン注入領域の一部またはこれを含む全部を素子分離領域とすることが可能となる。さらに、イオン注入を、マスクを能動領域側に所定量だけ後退させた状態で行い、マスクの少なくとも能動領域側の側壁にサイドウォールを形成し、マスクおよびサイドウォールを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成する（実施形態３）。この溝に絶縁膜を埋め込むことにより、各画素部間の画素部周りのイオン注入領域の一部またはこれを含む全部を素子分離領域とすることが可能となる。
【００５１】
この場合、イオン注入領域の例えばｐ型不純物領域がフォトダイオードからの空乏層ストッパーとして機能するのみならず、同時にイオン注入された深い位置のｐ型不純物領域によって各画素部間の素子分離を効果的に行なうことが可能となる。これによって、微細で素子分離能力が高い素子分離領域を形成すると共に、少なくとも能動領域側の素子分離領域端にイオン注入領域の例えばｐ型不純物領域を安定的に形成することが可能となる。
【００５２】
また、イオン注入前にマスクを用いて半導体基板をエッチングすることにより素子分離用の溝を形成し、その溝上からイオン注入を行った後でその溝に絶縁膜を埋め込むことにより、各画素部間の画素部周りのイオン注入領域の一部またはこれを含む全域を素子分離領域とすることが可能となる。この場合にも、イオン注入領域の例えばｐ型不純物領域がフォトダイオードからの空乏層ストッパーとして機能するのみならず、同時にイオン注入された深い位置のｐ型不純物領域によって各画素間の素子分離を効果的に行うことが可能となる（実施形態２）。これによって、ダメージが少ない低エネルギー条件でイオン注入が行えて、微細で素子分離能力が高い素子分離領域を形成すると共に、少なくとも能動領域側の素子分離領域端にイオン注入領域の例えばｐ型不純物領域を安定的に形成することが可能となる。
【００５３】
さらに、マスクの少なくとも一部を能動領域側に後退させてイオン注入を行うことにより、より微細な素子分離領域を形成する場合にも対応することが可能となる。
【００５４】
さらに、イオン注入時に加速エネルギーを５００ＫｅＶ以上に設定することにより、素子分離領域の幅がかなり狭い場合であっても、効果的に不純物を注入することが可能となる。
【発明の効果】
【００５５】
以上により、本発明によれば、素子分離領域により各能動領域間が素子分離された固体撮像装置を製造する際に、能動領域となる部分を残して各能動領域間の能動領域周りを開口するようにパターニングしたマスクを用いて、イオン注入と素子分離領域の形成（このうちの素子分離溝の形成）を行うため、従来技術のように製造条件が複雑にならず簡略化でき、能動領域側の素子分離領域端にイオン注入領域を安定して形成することができる。このイオン注入領域によって、素子分離領域に空乏層が直に接しないようにできて、暗電流を抑えられた画質の良好な固体撮像素子とすることができ、画素の微細化をも図ることができる。
【００５６】
イオン注入後にマスクを用いて半導体基板をエッチングすることにより溝を形成し、その溝に絶縁膜を埋め込んで、能動領域周りのイオン注入領域の一部を含む領域またはこれを含む全域を素子分離領域とすることにより、微細で分離能力が高い素子分離領域を形成すると共に、素子分離領域端にイオン注入領域の例えばｐ型不純物領域を安定的に形成することができる。この場合に、イオン注入後に、熱処理により注入イオンを拡散および活性化させる場合に、この熱処理工程後にマスクを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成することができる。また、イオン注入を、マスクを能動領域側に所定量だけ後退させた状態で行い、マスクの少なくとも能動領域側の側壁にサイドウォールを形成し、マスクおよびサイドウォールを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成することもできる。
【００５７】
また、イオン注入前にマスクを用いて半導体基板をエッチングすることにより溝を形成し、イオン注入を行った後でその溝に絶縁膜を埋め込んで、能動領域周りのイオン注入領域の一部を含む領域またはこれを含む全域を素子分離領域とすることにより、ダメージが少ない低エネルギー条件でイオン注入を行って、微細で分離能力が高い素子分離領域を形成すると共に、素子分離領域側にイオン注入領域の例えばｐ型不純物領域を安定的に形成することができる。
【００５８】
さらに、マスクの少なくとも一部を能動領域側に後退させてイオン注入を行うことにより、より微細な素子分離領域を形成する場合にも対応することができる。また、イオン注入時に加速エネルギーを５００ＫｅＶ以上に設定することにより、素子分離領域の幅がかなり狭い場合であっても、効果的に不純物を注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下に、本発明の固体撮像装置の製造方法の実施形態１〜３について、図面を参照しながら詳細に詳細に説明する。
（実施形態１）
本実施形態１では、マスクを用いて、高加速エネルギーによるイオン注入と素子分離領域の形成（素子分離溝の形成）を行う場合に、イオン注入後に、熱処理により注入イオンを拡散および活性化させた後に、このマスクを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成し、この溝内に絶縁膜を埋め込んで絶縁領域を形成して素子分離領域を形成する場合について図１〜図３を用いて説明する。
【００６０】
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の基本単位の１画素分を示す要部縦断面図である。なお、ここでは、基本単位として１画素分について示しているが、実際は、複数の画素が平面状に設けられている。
【００６１】
図１において、本実施形態１の固体撮像装置１０は、ｎ型半導体基板１１の画素領域である能動領域に、光を受光して光電変換することにより信号電荷を得るための各画素部としてのフォトダイオード１２が設けられており、隣接する各画素部間の画素部周りが素子分離領域１３によって互いに素子分離されている。
【００６２】
フォトダイオード１２は、低濃度ｐ型不純物層１２１、ｎ型電荷蓄積層１２２および高濃度ｐ型不純物層１２３がｎ型半導体基板１１側から表面側にこの順に積層されたＰｉｎ型フォトダイオードである。
【００６３】
素子分離領域１３は、この溝１３１内が絶縁膜としての絶縁用酸化膜１３２で埋め込まれており、素子分離領域端である溝１３１の側面および底面がイオン注入領域のｐ型不純物領域１３３によって囲まれて構成されている。後述するマスク１９を用いて溝１３１とフォトダイオード１２との間にｐ型不純物領域１３３を確実に介在させることによって、暗電流を抑えて画質を良好にするために、素子分離領域（絶縁用酸化膜１３２）に空乏層が直に接しないようになっている。
【００６４】
図２は、図１の固体撮像装置の１画素分を示す平面図である。なお、図１の１画素分の要部縦断面は、図２のＡ‐Ａ’線縦断面である。
【００６５】
図２において、本実施形態１の固体撮像装置１０は、フォトダイオード１２の一方側の周囲が平面視で素子分離領域１３で囲まれ、その他方側には、トランスファーゲート１４が設けられており、さらにトランスファーゲート１４を挟んで、フォトダイオード１２からトランスファーゲート１４を通して転送された信号電荷を検知する信号検知部としてのフローティングディフュージョン部１５が設けられている。
【００６６】
能動領域パターンをマスクとしてｎ型半導体基板１１にイオン注入Ｉｎ１を行って、画素部周りのイオン注入領域１３３の一部を含む領域またはこれを含む全域を素子分離領域１３とする。
【００６７】
以下に、本実施形態１の固体撮像装置１０の製造方法について、図３（ａ）〜図３（ｅ）を用いて詳細に説明する。  
【００６８】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、図１の固体撮像装置１０の製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【００６９】
まず、図３（ａ）のマスク形成工程（その１）に示すように、ｎ型半導体基板１１上にシリコン酸化膜１６を膜厚１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下、その上にシリコン窒化膜１７を膜厚１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下に形成し、さらにその上にレジスト膜としてのポジ型レジスト膜１８を膜厚５００ｎｍ以上の膜厚に形成する。
【００７０】
次に、図３（ｂ）のマスク形成工程（その２）に示すように、能動領域（画素部領域）となる部分を残し、各画素部間の画素部周り（素子分離領域１３）が開口するように、シリコン酸化膜１６、シリコン窒化膜１７およびポジ型レジスト膜１８からなるマスク１９を所定形状にパターニングして形成する。図３（ｂ）において、αが素子分離領域１３となる開口部分の幅である。このポジ型レジスト膜１８はマスク１９の膜厚調整に用いている。
【００７１】
さらに、図３（ｃ）のイオン注入工程に矢印で示すように、マスク１９を用いてｎ型半導体基板１１に不純物イオンのイオン注入Ｉｎ１を行う。本実施形態１では、ｐ型不純物イオンとしてボロンイオンを、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下、加速エネルギー２００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下、および、加速エネルギー４０ＫｅＶ以上１００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で順次イオン注入した。ここで、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下のイオン注入を行うことにより、マスク１９内での屈折などによって、マスク１９の端縁下のｎ型半導体基板１１にもイオン注入が為され、不純物イオンが能動領域側にも導入されて、効果的に不純物濃度が高いイオン注入領域１３３ａとすることができる。
【００７２】
その後、熱処理工程において、８５０℃以上９５０℃以下の温度で所定時間だけ熱処理を行って、イオン注入されたｐ型不純物領域１３３ａを活性化させると共に不純物をさらに拡散させて、マスク１９の端縁下のｎ型半導体基板１１にも横方向に延びるｐ型不純物領域１３３を形成する。
【００７３】
さらに、溝形成工程において、既知のＲＩＥ法を用いて、マスク１９上からｎ型半導体基板１１を深さ２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下だけエッチングしてトレンチ分離用（画素分離用）の溝１３１（半導体基板１１のエッチング領域）を形成する。その後、絶縁領域形成工程において、マスク１９を除去した後、絶縁用酸化膜１３２を厚み４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下に堆積して溝１３１内を埋め込んで絶縁領域を形成し、ＣＭＰ法によりその絶縁用酸化膜１３２の表面を平坦化する。図３（ｄ）では、その平坦化後に溝１３１内に絶縁用酸化膜１３２が残っている状態を示している。この溝１３１内の絶縁用酸化膜１３２の周囲には不純物拡散工程後（熱処理後）のｐ型不純物領域１３３が形成された状態となっている。これらの溝形成工程および絶縁領域形成工程により素子分離領域形成工程が構成され、マスク１９を用いて、イオン注入後に素子分離領域１３を形成する。
【００７４】
その後、フォトダイオード形成工程として、フォトダイオード１２を形成するためのイオン注入を行う。本実施形態１では、ボロンイオンを加速エネルギー１ＭｅＶ以上２ＭｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下、加速エネルギー３００ＫｅＶ以上９００ＫｅＶで濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下という条件でイオン注入し、砒素イオンを加速エネルギー２００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下という条件でイオン注入し、ボロンイオンを加速エネルギー５ＫｅＶ以上１０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件でイオン注入することにより、図３（ｅ）に示すように、低濃度ｐ型不純物層１２１、ｎ型電荷蓄積層１２２および高濃度ｐ型不純物層１２３を有するＰｉｎ型フォトダイオード１２を形成する。なお、ここで、砒素イオンの代わりにリンイオンを用いてもよい。
【００７５】
フォトダイオード形成のためのイオン注入時に、低濃度ｐ型不純物層１２１は基板全面にイオン注入をし、ｎ型電荷蓄積層１２２および高濃度ｐ型不純物層１２３については、フォトダイオード部を含む溝の半分までの領域を開口させた別のマスクを用いてイオン注入する。
【００７６】
実際の製造工程では、その後、ゲート形成および配線形成などの各工程が行われるが、本発明の主要部分ではないため、ここではその説明を省略する。
【００７７】
以上により、本実施形態１によれば、マスク１９を用いて、高加速エネルギーによるイオン注入領域のｐ型不純物領域１３３の形成と素子分離用溝１３１の形成を行うため、素子分離領域端から所定の距離ｄだけ離れて設けられたマスクを用いてイオン注入を行う従来技術のように、マスクの合わせずれが生じることなく、素子分離領域１３を構成する絶縁用酸化膜１３２の端からフォトダイオード１２までの距離ｄ（この距離ｄは、ｐ型不純物領域１３３の能動領域側への拡散幅で決定されるが、加速エネルギーや注入濃度および熱処理の温度（例えば摂氏８００〜９００度）と時間（例えば１５分〜１時間）で調整され得る）を安定化させて、少なくとも能動領域側の素子分離領域１３の端にｐ型不純物領域１３３を確実に形成して介在させることができる。
【００７８】
例えば、図３（ｅ）に示す距離ｄは、
従来は、距離ｄ＞合わせずれ＋フォトダイオード１２からの空乏層幅
という要件を満たす必要があったが、本実施形態１では、この合わせずれが生じない。よって、露光装置の精度にもよるが、距離ｄを０．０３μｍ以上０．１μｍ以下の範囲内で縮小することができる。この縮小値は、微細なフォトダイオード１２を形成するためには有効な値である。例えば、画素サイズが一辺１．５μｍ以上３．０μｍ以下程度である場合、フォトダイオード領域のサイズは１．０μｍ以上２．５以下μｍ程度であるため、その影響は６％程度以上にも及ぶ。
【００７９】
さらに、高加速エネルギーによるイオン注入後であって所定の熱処理後に、注入イオンを十分に拡散させた後に、ｎ型半導体基板１１をエッチングすることにより溝１３１を形成し、その溝１３１内に絶縁用酸化膜１３２を埋め込んで素子分離領域１３を形成するため、ｐ型不純物領域１３３がフォトダイオード１２からの空乏層ストッパとして機能するのみならず、同時にイオン注入された深い位置のｐ型不純物領域１３３によって各画素部間の素子分離を効果的に行うことができる。よって、微細で分離能力が高い素子分離領域１３を形成すると共に、少なくとも能動領域側の素子分離領域１３端側にｐ型不純物領域１３３を安定して形成することができる。例えば、本実施形態１では、素子分離幅（溝幅）を０．２μｍ以上０．３μｍ以下程度とすることができる。
【００８０】
さらに、ｐ型不純物領域１３３を形成するイオン注入時に、加速エネルギーを５００ＫｅＶ以上８００ＫｅＶ以下に設定することにより、素子分離領域１３の幅（ｐ型不純物領域１３３の幅）がかなり狭い場合であっても、効果的に不純物をイオン注入することができる。
【００８１】
なお、本実施形態１では、高加速エネルギーによるイオン注入工程とその後の熱処理工程とを共に行ったが、これに限らず、高加速エネルギーによるイオン注入工程とその後の熱処理工程のいずれかを用いてもよい。
（実施形態２）
本実施形態２では、マスク１９を用いて、イオン注入と素子分離領域１３の形成（素子分離溝１３１の形成）を行う場合に、イオン注入前にマスク１９を用いてｎ型半導体基板１１をエッチングして溝１３１を形成し、この溝１３１に対して所定の注入角度（例えば０〜７度）で第１のイオン注入Ｉｎ２をし、第２のイオン注入Ｉｎ３として、ｎ型半導体基板１１を回転させながら注入角度（例えば１０度以上３０度以下）を傾けてイオン注入を行い、その第２のイオン注入後に、この溝１３１内に絶縁用酸化膜１３２を埋め込んで絶縁領域を形成して素子分離領域を形成する場合について図４および図５を用いて詳細に説明する。
【００８２】
図４は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の基本単位の１画素分を示す要部縦断面図である。
【００８３】
図４において、本実施形態２の固体撮像装置１０Ａは、ｎ型半導体基板１１の画素領域である能動領域にフォトダイオード１２が設けられており、隣接する各画素部間の画素部周りが素子分離領域１３によって互いに素子分離されている。
【００８４】
フォトダイオード１２は、低濃度ｐ型不純物層１２１、ｎ型電荷蓄積層１２２および高濃度ｐ型不純物層１２３がｎ型半導体基板１１側から表面側にこの順に積層されたＰｉｎ型フォトダイオードである。
【００８５】
素子分離領域１３は、溝１３１が絶縁用酸化膜１３２で埋め込まれており、素子分離領域１３端である溝１３１の側面および底面がｐ型不純物領域１３３によって囲まれて構成されている。マスク１９を用いて溝１３１とフォトダイオード１２との間にｐ型不純物領域１３３を確実に介在させることによって、暗電流を抑えて画質を良好にするために、素子分離領域（絶縁用酸化膜１３２）に空乏層が直に接しないようになっている。
【００８６】
なお、本実施形態２においても、図２の場合と同様に構成されており、能動領域パターンをマスク１９としてｎ型半導体基板１１にイオン注入Ｉｎ２，３を順次行って、各画素部間の画素部周りのイオン注入領域１３３の一部を含む領域またはこれを含む全域を素子分離領域１３としている。
【００８７】
以下に、本実施形態２の固体撮像装置１０Ａの製造方法について、図５（ａ）〜図５（ｆ）を用いて詳細に説明する。
【００８８】
図５（ａ）〜図５（ｆ）は、図４の固体撮像装置１０Ａの製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【００８９】
まず、図５（ａ）のマスク形成工程（その１）に示すように、ｎ型半導体基板１１上にシリコン酸化膜１６を膜厚１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下、その上にシリコン窒化膜１７を膜厚１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下に形成し、さらにその上にポジ型レジスト膜１８を膜厚５００ｎｍ以上の膜厚に形成する。
【００９０】
次に、図５（ｂ）のマスク形成工程（その２）に示すように、能動領域となる部分をパターニングして、素子分離領域１３のみが開口されるように、シリコン酸化膜１６、シリコン窒化膜１７およびポジ型レジスト膜１８からなるマスク１９を形成する。図５（ｂ）において、αが素子分離領域１３となる開口部分の幅である。なお、ここまでは、上記実施形態１の固体撮像装置１０の製造方法の場合と同様である。
【００９１】
さらに、図５（ｃ）の溝形成工程に示すように、既知のＲＩＥ法を用いて、マスク１９の開口部を通して半導体基板１１を深さ２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下だけエッチングしてトレンチ分離用（画素分離用）の溝１３１を形成する。
【００９２】
その後、図５（ｃ）のイオン注入工程（その１；Ｉｎ２）に矢印で示すように、マスク１９を用いて、上方からの第１のイオン注入Ｉｎ２を行う。本実施形態２では、第１のｐ型イオンとしてボロンイオンを、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上６０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件でイオン注入した。ここで、必要に応じて、加速エネルギー５００ＫｅＶ以上の高加速エネルギーによるイオン注入を追加してもよい。加速エネルギー５００ＫｅＶ以上の高加速エネルギーによるイオン注入を行うことにより、マスク１９内での屈折などによって、マスク１９の開口部端部付近にイオン注入された不純物が能動領域側にも導入され、効果的に不純物濃度を高くすることができる。なお、図５（ｃ）において、溝１３１の底下側のｐ型不純物領域１３３ｂが第１のイオン注入Ｉｎ２によってイオン注入された領域である。
【００９３】
さらに、図５（ｄ）のイオン注入工程（その２；Ｉｎ３）に矢印で示すように、同じマスク１９を用いて第２のイオン注入Ｉｎ３を行う。本実施形態２では、第２のｐ型イオンとしてボロンイオンを、加速エネルギー２０ＫｅＶ以上４０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件で、注入角度１０度以上３０度以下の範囲で半導体基板１１を回転させながらイオン注入した。なお、図５（ｄ）において、溝１３１の側壁側のｐ型不純物領域１３３ｃがイオン注入された領域である。ここで、素子分離幅がより微細である場合には、Ｏ２プラズマ処理によりマスク１９の一部（レジスト膜）を後退させて第２のイオン注入Ｉｎ３を容易に行ってもよい。
【００９４】
さらに、マスク１９を除去した後に、絶縁用酸化膜１３２を厚み４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下に堆積して、ＣＭＰ法により表面を平坦化する。図５（ｅ）では、絶縁領域形成工程であり、その平坦化後の溝１３１内にのみ絶縁用酸化膜１３２が残っている状態を示している。この溝１３１内の絶縁用酸化膜１３２の周囲にはイオン注入Ｉｎ３の後のｐ型不純物領域１３３が形成された状態となっている。これらの溝形成工程および絶縁領域形成工程により素子分離領域形成工程が構成され、マスク１９を用いて、イオン注入前後に素子分離領域１３を形成する。
【００９５】
その後、図５（ｆ）のフォトダイオード形成工程に示すように、フォトダイオード１２１を形成するためのイオン注入を行う。本実施形態２では、ボロンイオンを加速エネルギー１ＭｅＶ以上２ＭｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下、加速エネルギー３００ＫｅＶ以上９００ＫｅＶで濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下という条件でイオン注入し、砒素イオンを加速エネルギー２００ＫｅＶ以上３００ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１１／ｃｍ２以上１Ｅ１２／ｃｍ２以下という条件でイオン注入し、ボロンイオンを加速エネルギー５ＫｅＶ以上１０ＫｅＶ以下で濃度１Ｅ１２／ｃｍ２以上１Ｅ１３／ｃｍ２以下という条件でイオン注入することにより、図５（ｆ）に示すように、低濃度ｐ型不純物層１２１、ｎ型電荷蓄積層１２２および高濃度ｐ型不純物層１２３を有するＰｉｎ型フォトダイオード１２を形成する。なお、ここで、砒素イオンの代わりにリンイオンを用いてもよい。
【００９６】
実際の製造工程では、その後、ゲート形成および配線形成などの各工程が行われるが、本発明の主要部分ではないため、ここではその説明を省略する。
【００９７】
以上により、本実施形態２によれば、能動領域パターンをマスク１７としてｎ型半導体基板１１に、垂直方向の第１のイオン注入Ｉｎ２および、斜め方向の第２のイオン注入Ｉｎ３を行なって、底部分のｐ型不純物領域１３３ｂおよび、側壁部分のｐ型不純物領域１３３ｃを得、マスク１７の開口部分αを素子分離領域１３の幅とするため、素子分離領域端から所定の距離ｄだけ離れて設けられたレジストマスクを用いてイオン注入を行う従来技術のように、レジストマスクの合わせずれが生じることなく、素子分離領域１３を構成する絶縁膜１３２の端からフォトダイオード１２までの距離ｄを安定化させて、素子分離領域１３の端部にｐ型不純物領域１３３を安定して形成することができる。
【００９８】
さらに、イオン注入前に半導体基板１１をエッチングすることにより溝１３１を形成し、イオン注入を行った後でその溝１３１に絶縁用酸化膜１３２を埋め込んで素子分離領域１３を形成するため、ダメージが少ない低エネルギー条件でイオン注入を行うことができて、微細で分離能力が高い素子分離領域１３を形成すると共に、素子分離領域１３の端にｐ型不純物領域１３３を安定的に形成することができる。
【００９９】
さらに、マスク１７のレジストを後退させて第２のイオン注入を行うことにより、より微細な素子分離領域１３を形成する場合にも対応することができる。
【０１００】
なお、本実施形態２では、特に説明しなかったが、次のように第１のイオン注入Ｉｎ２を行わず、斜め方向の第２のイオン注入Ｉｎ３のみを行ってもよい。
【０１０１】
即ち、図６（ａ）のマスク形成工程で半導体基板１１上の能動領域上を覆うようにアクティブパターン（ＳｉＯ／ＳｉＮ／ＳｉＯ）からなるマスク１９を形成し、図６（ｂ）のｐ型ストッパ形成工程において、マスク１９の開口部分にエッチングにより溝１３１を形成する溝形成工程と、マスク１９上から斜め注入方向でｎ型半導体基板１１を回転させつつイオン注入Ｉｎ３のみを行ってマスク１９端部下にもイオン注入領域（ｐ型不純物領域１３３）を形成するイオン注入工程とを実行する。さらに、図６（ｃ）でマスク１９を除去すると共に、溝１３１内を絶縁用酸化膜１３２で埋め込んだ後にこれを平坦化し、図６（ｄ）に示すように、溝１３１内の絶縁用酸化膜１３２の周囲をｐ型不純物領域１３３で覆うことができる。
（実施形態３）
本実施形態３では、マスク１９よりも能動領域側に所定量だけ後退したマスク１９Ｂを用いてイオン注入Ｉｎ４を行い、ってに必要に応じてサイドウォールを設けてエッチングにより溝１３１を形成する場合である。この場合について、以下、詳細に説明する。
【０１０２】
図７（ａ）〜図７（ｄ）は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【０１０３】
まず、図７（ａ）に示すように、マスク形成工程で、半導体基板１１上の能動領域上を覆うようにアクティブパターン（ＳｉＯ／ＳｉＮ／ＳｉＯ）からなるマスク１９Ｂを形成する。このマスク１９Ｂは、上記マスク１９よりも両側でそれぞれ所定距離（例えば上記距離ｄ）だけ端部が後退して縮小されたマスクである。
【０１０４】
次に、図７（ｂ）のイオン注入工程に示すように、上記マスク１９よりも能動領域側に所定距離（例えば上記距離ｄ）だけ後退したマスク１９Ｂの開口部分を通して垂直方向からのイオン注入Ｉｎ４を行ってイオン注入領域を形成する。
【０１０５】
さらに、図７（ｃ）の溝形成工程（その１；サイドウォール形成工程）に示すように、マスク１９Ｂの側壁に上記所定距離（例えば上記距離ｄ）の厚さ分のサイドウォール１７１を設けて、マスク１９Ｂおよびサイドウォール１７１を用いてエッチングすることにより開口部側壁のサイドウォール１７１間の幅で溝１３１を所定深さに形成する。
【０１０６】
その後、図７（ｄ）の溝形成工程（その２）に示すように、マスク１９Ｂおよびサイドウォール１７１を除去すると共に、この溝１３１内を絶縁用酸化膜１３２で埋め込んだ後にこれを平坦化し、絶縁用酸化膜１３２の周囲をｐ型不純物領域１３３で覆うことができる。
【０１０７】
実際の製造工程では、その後、ゲート形成および配線形成などの各工程が行われるが、本発明の主要部分ではないため、ここではその説明を省略する。
【０１０８】
このようにして、素子分離領域１３により画素部間が分離された固体撮像装置１０Ｂが製造される。
【０１０９】
以上により、上記実施形態１〜３によれば、素子分離領域１３により画素部間が分離された固体撮像装置１０、１０Ａまたは１０Ｂを製造する際に、能動領域となる部分をパターニングして、このアクティブパターンをマスク１９として半導体基板１１上にイオン注入を行うことにより、イオン注入領域の一部または全域を素子分離領域１３とする。素子分離領域端から所定の距離ｄだけ離れるように設けられたレジストマスクを用いてイオン注入ろ行う従来技術のようにレジストマスクの合わせずれが生じることなく、素子分離領域１３の端からの距離ｄを安定化させて、ｐ型不純物領域１３３を安定化して形成することができる。これによって、素子分離領域１３に空乏層が直に接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域１３端に形成することができて、更なる画素部の微細化に十分対応することができる。
【０１１０】
なお、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、要するに、素子分離領域１３により各能動領域（例えば画素部）間が素子分離された固体撮像装置を製造する固体撮像装置の製造方法において、能動領域となる部分を残して該各能動領域間の能動領域周りを開口するようにパターニングしたマスクを半導体基板上に形成するマスク形成工程と、該マスク上から該半導体基板にイオン注入を行うイオン注入工程と、該マスクを用いて、該イオン注入の前後または後に該素子分離領域を形成する素子分離領域形成工程とを有していれば、素子分離領域に空乏層が直に接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域端に形成して、シリコンと酸化シリコンの界面に発生する暗電流を抑えた画質の良好な固体撮像素子において、従来技術のように製造条件が複雑にならず簡略化でき、更なる画素部の微細化を図ることができる本発明の目的を達成することができる。このように、フィールド形成前にセルフアラインでストッパイオン注入を行うため、溝１３１の端とフォトダイオードの端との間に、安定したストッパイオン注入層（ｐ型不純物領域１３３）を確実に形成できて、ストッパイオン注入の位置合わせずれマージン確保による画素寸法の拡大や、ストッパイオン注入の位置合わせずれによる特性バラツキを解消することができる。
【０１１１】
また、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、溝１３１の幅を０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲に設定することができる。また、溝１３１の端から能動領域の端までの距離ｄを０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内に設定し、この溝１３１の端から能動領域の端までの間にイオン注入によるイオン注入領域（ｐ型不純物領域１３３）を形成することができる。溝１３１の端から能動領域の端までの距離ｄがｐ型不純物領域１３３の幅となる。
【０１１２】
また、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３の固体撮像装置１０，１０Ａおよび１０Ｂの少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラ、携帯電話用カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３の固体撮像装置１０，１０Ａおよび１０Ｂの少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１１３】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像可能とするＭＯＳ型センサまたはＣＭＯＳ型センサなどに用いられ、画素部間が分離された素子分離領域に空乏層が直に接しないように、イオン注入により高濃度不純物層を素子分離領域端に形成した固体撮像装置の製造方法、これにより製造された固体撮像装置および、この固体撮像装置を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、素子分離領域により各能動領域間が素子分離された固体撮像装置を製造する際に、能動領域となる部分を残して各能動領域間の能動領域周りを開口するようにパターニングしたマスクを用いて、イオン注入と素子分離領域の形成（このうちの素子分離溝の形成）を行うため、従来技術のように製造条件が複雑にならず簡略化でき、能動領域側の素子分離領域端にイオン注入領域を安定して形成することができる。このイオン注入領域によって、素子分離領域に空乏層が直に接しないようにできて、暗電流を抑えられた画質の良好な固体撮像素子とすることができ、画素の微細化をも図ることができる。
【０１１５】
イオン注入後にマスクを用いて半導体基板をエッチングすることにより溝を形成し、その溝に絶縁膜を埋め込んで、能動領域周りのイオン注入領域の一部を含む領域またはこれを含む全域を素子分離領域とすることにより、微細で分離能力が高い素子分離領域を形成すると共に、素子分離領域端にイオン注入領域の例えばｐ型不純物領域を安定的に形成することができる。この場合に、イオン注入後に、熱処理により注入イオンを拡散および活性化させる場合に、この熱処理工程後にマスクを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成することができる。また、イオン注入を、マスクを能動領域側に所定量だけ後退させた状態で行い、マスクの少なくとも能動領域側の側壁にサイドウォールを形成し、マスクおよびサイドウォールを用いて半導体基板をエッチングして溝を形成することもできる。
【０１１６】
また、イオン注入前にマスクを用いて半導体基板をエッチングすることにより溝を形成し、イオン注入を行った後でその溝に絶縁膜を埋め込んで、能動領域周りのイオン注入領域の一部を含む領域またはこれを含む全域を素子分離領域とすることにより、ダメージが少ない低エネルギー条件でイオン注入を行って、微細で分離能力が高い素子分離領域を形成すると共に、素子分離領域側にイオン注入領域の例えばｐ型不純物領域を安定的に形成することができる。
【０１１７】
さらに、マスクの少なくとも一部を能動領域側に後退させてイオン注入を行うことにより、より微細な素子分離領域を形成する場合にも対応することができる。また、イオン注入時に加速エネルギーを５００ＫｅＶ以上に設定することにより、素子分離領域の幅がかなり狭い場合であっても、効果的に不純物を注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の基本単位の１画素分を示す要部縦断面図である。
【図２】図１の固体撮像装置の１画素分を示す平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、図１の固体撮像装置の製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の基本単位の１画素分を示す要部縦断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、図４の固体撮像装置の製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の製造方法の変形例を簡単に説明するための各製造工程における１画素分を模式的に示す要部縦断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の製造方法を簡単に説明するための各製造工程における１画素分を模式的に示す要部縦断面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、従来の固体撮像装置の製造方法について説明するための各製造工程における１画素分を示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  固体撮像装置
１１  ｎ型半導体基板（半導体基板）
１２  フォトダイオード（画素部）
１２１  低濃度ｐ型不純物層
１２２  ｎ型電荷蓄積層
１２３  高濃度ｐ型不純物層
１３  素子分離領域
１３１  溝（素子分離溝）
１３２  絶縁用酸化膜（絶縁膜）
１３３  ｐ型不純物領域
１３３ａ  ｐ型不純物イオン注入領域
１３３ｂ  第１のｐ型不純物イオン注入領域
１３３ｃ  第２のｐ型不純物イオン注入領域
１４  トランスファーゲート（ゲート領域）
１５  フローティングディフュージョン部（信号検出部）
１６  シリコン酸化膜（酸化膜）
１７  シリコン窒化膜（窒化膜）
１８  ポジ型レジスト膜（レジスト膜）
１９，１９Ｂ  マスク
Ｉｎ１  ｐ型不純物イオン注入
Ｉｎ２  第１のｐ型不純物イオン注入
Ｉｎ３  第２のｐ型不純物イオン注入
ｄ  ｐ型不純物領域の幅
【図１】
2008091702.tif 000003
【図２】
2008091702.tif 000004
【図３】
2008091702.tif 000005
【図４】
2008091702.tif 000006
【図５】
2008091702.tif 000007
【図６】
2008091702.tif 000008
【図７】
2008091702.tif 000009
【図８】
2008091702.tif 000010