(57)【要約】【課題】注入ダメージや結晶格子の歪みなどを生じることなく、基板表面から浅い領域に活性化率が高い不純物領域を形成し、固体撮像装置の白傷欠陥不良を抑制する。【解決手段】ＰＤの高濃度Ｐ型不純物拡散領域４、読み出しゲート部のＰ型半導体領域５、ゲート部のＰ型半導体活性領域６、チャネルストップ領域８を、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域によって形成する。この不純物層は、ボロンの高濃度イオン注入、クラスタによるイオン注入、ボロンとシリコンを含む化合物の分解によって形成することができ、低温プロセスにより浅い接合深さで高濃度不純物領域を形成することができる。【選択図】図１
2008226925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域が半導体層または半導体基板の所定領域に設けられている半導体装置。
【請求項２】
前記不純物領域は前記半導体層または半導体基板の所定領域表面に形成された表面不純物領域である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記不純物領域は高濃度Ｐ＋領域である請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体層または半導体基板の所定領域は、シリコン層またはシリコン基板の所定領域である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置を用いた固体撮像装置。
【請求項６】
入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部と、該受光部から信号電荷を読み出すための読出ゲート部と、該読出ゲート部により読み出された信号電荷を電荷転送する電荷転送部と、該受光部に不対応の隣の電荷転送部と当該不対応の受光部の間に設けられ画素分離するためのチャネルストップ部とを有する固体撮像装置において、
該受光部を構成する高濃度Ｐ型不純物拡散領域、該読出ゲート部を構成するＰ型半導体領域、該電荷転送部を構成するＰ型半導体活性領域および該チャネルストップ部を構成するＰ型チャネルストップ領域のうちの少なくとも何れかが、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域によって構成されている請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記受光部は、埋め込み型フォトダイオード部である請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
半導体層または半導体基板の所定領域に、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態として発生するようなボロン濃度で含有させて不純物領域を形成する不純物領域形成工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記不純物領域形成工程はイオン注入して前記不純物領域を形成する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記不純物領域形成工程は、ボロン濃度を１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上１．０Ｅ１７ｃｍ−２      以下の高ドーズ量でイオン注入する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記不純物領域形成工程はボロンクラスタをイオン注入して前記不純物領域を形成する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記不純物領域形成工程は、ボロンおよびシリコンを含む化合物の分解により前記不純物領域を形成する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物領域形成工程は、通常熱処理による不純物領域活性化プロセスに比べて低温の低温プロセスにより前記不純物領域の形成を行う請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記不純物領域形成工程後の工程は、通常熱処理による不純物領域活性化プロセスに比べて低温の低温プロセスにより前記不純物領域の形成を行う請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記不純物領域形成工程およびその後の工程のうちの少なくとも不純物領域形成工程は、摂氏２０度以上１１１０度以下の低温プロセスにより前記不純物領域の形成を行う請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項５または６に記載の固体撮像装置を製造する固体撮像装置の製造方法であって、
Ｐ型半導体ウエル領域内の各所定領域にＮ型不純物およびＰ型不純物を選択的にイオン注入して、読出ゲート領域としてＰ型半導体領域と、素子分離のためのＰ型チャネルストップ領域と、これらの間の電荷転送領域としてＰ型半導体活性領域およびその上のＮ型半導体活性領域をそれぞれ形成する第１不純物領域形成工程と、
該読出ゲート領域、該Ｐ型チャネルストップ領域および該電荷転送領域上に電荷転送電極を絶縁膜を介して形成する電荷転送電極形成工程と、
該電荷転送電極を少なくともマスクの一部として、Ｎ型不純物をイオン注入してＮ型不純物拡散領域を所定深さに形成すると共に、該Ｎ型不純物拡散領域上にその表面層としてＰ型不純物をイオン注入して高濃度Ｐ型不純物拡散領域を形成する第２不純物領域形成工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項５〜７のいずれかに記載の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温プロセスによってキャリアが生成された不純物領域を有する半導体装置および、低温プロセスによって不純物領域にキャリアを生成することを可能とする半導体装置の製造方法、この半導体装置を用いた固体撮像装置、この固体撮像装置の製造方法、この半導体装置を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】
この種の固体撮像装置の高画素化に伴って、これを構成するシリコン層の面積は非常に小さくなってきており、受光部であるフォトダイオード部や電荷転送領域などを構成する拡散領域の面積も非常に小さくなってきている。
【０００３】
このように面積が小さくなる拡散領域であるが、従来の固体撮像装置の特性を満足するためには、半導体中の不純物濃度を高くする必要がある。このため、半導体中の電気的に活性化された不純物濃度を高めるべく、半導体基板に不純物をイオン注入した後に、不純物を活性化させるために高温で熱処理を行う方法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、このような従来の不純物層を活性化させる方法では、高温熱処理によって不純物が拡散してしまい、不純物濃度が低下すると共に拡散領域の接合が深くなるという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されている従来技術には、半導体装置の不純物層を構成するシリコン結晶中に、２０面体構造を有するボロンからなるクラスタを形成し、これをアクセプタとする方法が開示されている。さらに、この特許文献１に開示されている従来技術では、シリコン基板にボロンを高濃度でイオン注入して１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタを形成し、以後のプロセスで温度が摂氏７００度以上にならないように制御することにより、ボロンがシリコン化合物化されてクラスタが減少することを避けている。
【０００６】
この方法を使用することにより、基板表面から浅い領域に、活性化率が高い不純物層を形成することが可能となる。さらに、１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタをアセクプタとして利用することにより、熱処理に適していないプロセスについても、高濃度のドーピングを行うことができる。
【特許文献１】特開平５−２４３５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている従来技術では、以下のような問題がある。
【０００８】
シリコン基板にボロンを高濃度でイオン注入して１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタを形成するためには、ボロンをクラスタとしてイオン注入して不純物層を形成する方法があるが、１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタをイオン注入すると、注入ダメージが大き過ぎるために、固体撮像装置では、リーク電流の原因となり得る。さらに、通常のイオン注入により１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタを実現する場合でも、１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタは直径が大きいため、結晶格子に歪みが生じて、この結晶格子の歪みもリーク電流の原因となる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、注入ダメージや結晶格子の歪みなどを生じることなく、基板表面から浅い領域に活性化率の高い不純物領域が形成された半導体装置およびその製造方法、この半導体装置を用いてリーク電流を抑制することができる固体撮像装置、この固体撮像装置の製造方法、この半導体装置を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】
【００１０】
本発明の半導体装置は、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域が半導体層または半導体基板の所定領域に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。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の半導体装置における不純物領域は前記半導体層または半導体基板の所定領域表面に形成された表面不純物領域である。
【００１２】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における不純物領域は高濃度Ｐ＋領域である。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における半導体層または半導体基板の所定領域は、シリコン層またはシリコン基板の所定領域である。
【００１４】
本発明の固体撮像装置は、本発明の上記半導体装置を用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
また、好ましくは、本発明の固体撮像装置であって、入射光を光電変換して信号電荷を生成する受光部と、該受光部から信号電荷を読み出すための読出ゲート部と、該読出ゲート部により読み出された信号電荷を電荷転送する電荷転送部と、該受光部に不対応の隣の電荷転送部と当該不対応の受光部の間に設けられ画素分離するためのチャネルストップ部とを有する固体撮像装置において、該受光部を構成する高濃度Ｐ型不純物拡散領域、該読出ゲート部を構成するＰ型半導体領域、該電荷転送部を構成するＰ型半導体活性領域および該チャネルストップ部を構成するＰ型チャネルストップ領域のうちの少なくとも何れかが、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域によって構成されている。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置における受光部は、埋め込み型フォトダイオード部である。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層または半導体基板の所定領域に、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態として発生するようなボロン濃度で含有させて不純物領域を形成する不純物領域形成工程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。
【００１８】
また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程はイオン注入して前記不純物領域を形成する。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程は、ボロン濃度を１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上１．０Ｅ１７ｃｍ−２以下の高ドーズ量でイオン注入する。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程はボロンクラスタをイオン注入して前記不純物領域を形成する。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程は、ボロンおよびシリコンを含む化合物の分解により前記不純物領域を形成する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程は、通常熱処理による不純物領域活性化プロセスに比べて低温の低温プロセスにより前記不純物領域の形成を行う。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程後の工程は、通常熱処理による不純物領域活性化プロセスに比べて低温の低温プロセスにより前記不純物領域の形成を行う。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における不純物領域形成工程およびその後の工程のうちの少なくとも不純物領域形成工程は、摂氏２０度以上１１１０度以下の低温プロセスにより前記不純物領域の形成を行う。
【００２５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、本発明の上記固体撮像装置を製造する固体撮像装置の製造方法であって、Ｐ型半導体ウエル領域内の各所定領域にＮ型不純物およびＰ型不純物を選択的にイオン注入して、読出ゲート領域としてＰ型半導体領域と、素子分離のためのＰ型チャネルストップ領域と、これらの間の電荷転送領域としてＰ型半導体活性領域およびその上のＮ型半導体活性領域をそれぞれ形成する第１不純物領域形成工程と、該読出ゲート領域、該Ｐ型チャネルストップ領域および該電荷転送領域上に電荷転送電極を絶縁膜を介して形成する電荷転送電極形成工程と、該電荷転送電極を少なくともマスクの一部として、Ｎ型不純物をイオン注入してＮ型不純物拡散領域を所定深さに形成すると共に、該Ｎ型不純物拡散領域上にその表面層としてＰ型不純物をイオン注入して高濃度Ｐ型不純物拡散領域を形成する第２不純物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。
【００２６】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像装置を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００２８】
本発明にあっては、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域（不純物層）が、半導体層または半導体基板、例えばシリコン層またはシリコン基板の所定領域に設けられている。６個のボロンからなる８面体構造のクラスタをアクセプタとして利用することにより、熱処理を行わなくても電気的に活性化させることができるため、熱処理に向かないプロセスについても、半導体中において電気的に活性化された不純物濃度を高めることができる。
【００２９】
上記ボロンクラスタの形態で含有する不純物領域は、例えばシリコン層またはシリコン基板に１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上１．０Ｅ１７ｃｍ−２以下の高ドーズ量でイオン注入することにより形成することが可能となる。また、上記ボロンクラスタの形態で含有する不純物領域は、６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態でシリコン層またはシリコン基板にクラスタ注入することによっても形成することが可能である。さらに、上記ボロンクラスタの形態で含有する不純物領域は、ボロンおよびシリコンを含む化合物を分解することによっても形成することが可能である。
【００３０】
シリコン結晶内では、２つのシリコン原子の孔（以下、２空孔と呼ぶ）が生成されやすい。よって、従来のように５つのシリコン原子の孔と置換される１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタが存在する余地よりも、２空孔と置換される６個のボロンからなる８面体構造のクラスタが存在する可能性の法が高い。
【００３１】
また、この従来の２０面体構造のボロンクラスタよりも直径が小さい６個のボロンからなる８面体構造のボロンクラスタの方が、１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタに比べて、シリコン結晶格子の歪みを抑えることが可能となる。
【００３２】
さらに、クラスタとしてイオン注入する場合でも、従来の１２個のボロンからなる２０面体構造のクラスタと比べて、本発明でイオン注入する、６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの方が直径が小さいため、注入時にシリコン基板またはシリコン層へのダメージを低減し、固体撮像装置におけるリーク電流を抑制して表示画面の白傷欠陥（輝点欠陥不良）を防ぐことが可能となる。
【００３３】
このクラスタを残存させて低温プロセスで処理することにより、ボロンがシリコン化合物化されてクラスタが減少することを抑制して、接合深さが浅く、活性化率が高い拡散領域を形成することが可能となる。特に、次世代のＣＣＤ型固体撮像装置においては、温度が常温の摂氏２０度以上摂氏１１１０度以下の低温プロセスで作製することにより、表示画面の白傷欠陥（輝点欠陥不良）を低減することが可能となる。この低温プロセスは、摂氏２０度以上摂氏１１１０度以下の温度範囲のうち、常温側の低温で行うのが好ましいが、イオン注入後のアニール温度が摂氏９５０度以上であることから、温度が摂氏９５０度以上摂氏１１１０度以下で行うこともできる。
【発明の効果】
【００３４】
以上により、本発明の半導体装置によれば、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域によって、半導体基板表面から浅い領域に活性化率が高い拡散領域を形成することができる。
【００３５】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、シリコン基板またはシリコン層に高濃度でイオン注入を行うか、クラスタとしてイオン注入を行うか、またはボロンおよびシリコンを含む化合物を分解することによって不純物領域に６個のボロンからなる８面体構造のクラスタを生成し、このクラスタが残存するように低温プロセスで処理することにより、注入ダメージや結晶格子の歪みなどを生じることなく、基板表面から浅い領域に活性化率が高い拡散領域を形成することができる。
【００３６】
この不純物領域を、固体撮像装置におけるフォトダイオード部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域、読出ゲート部のＰ型半導体領域、電荷転送部のＰ型半導体活性領域、チャネルストップ部などとして作製することにより、表示画面に白傷欠陥（輝点欠陥不良）が少ない固体撮像装置およびこれを用いた電子情報機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明の半導体装置およびその製造方法の実施形態について説明した後に、これらを用いた固定撮像装置およびその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３８】
本発明の半導体装置にあっては、半導体層や半導体基板、例えばシリコン層やシリコン基板などの半導体領域に、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域（不純物層）を形成する。このボロンクラスタをアクセプタとして機能させて、正孔を生成することができる。
【００３９】
このボロンクラスタの形成方法としては、例えば、ボロンを高ドーズ量でイオン注入する方法、ボロンクラスタをイオン注入する方法、ボロンおよびシリコンを含む化合物を分解させる方法などを用いることができる。
【００４０】
ボロンを高ドーズ量でイオン注入する方法では、シリコン結晶中において、ボロンをその濃度が１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上の高ドーズ量でイオン注入する。この場合、電気的に活性化させるための熱処理（通常の熱処理による不純物活性化プロセス）を行わなくても、不純物層が低抵抗になる。これは、通常考えられるような、シリコン格子位置にボロンが置換される構造では説明することができず、ボロンがクラスタとして存在し、さらに電気的に活性化したためである。
【００４１】
上記では、Ｂ単体でのイオン注入を想定している。ボロンクラスタをイオン注入する方法では、予め６個のボロンからなる８面体構造のクラスタをクラスタ状態で取り出し、それをシリコン層やシリコン基板内にイオン注入する方法である。その濃度はボロンクラスタ単位で考えると、先に示した１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上１．０Ｅ１７ｃｍ−２以下の１／６で十分である。
【００４２】
ボロンおよびシリコンを含む化合物を分解させる方法では、シリコン基板上に、ジシラン、ジボランの混合ガスを原材料として、LPCVD法により、ボロンを含有したシリコン薄膜を堆積する。
なお、ボロンを高ドーズ量でイオン注入する場合の他に、クラスタを注入する方法や、化合物を分解させる方法についても、高温プロセス（通常の熱処理による不純物活性化プロセス）は不要である。
【００４３】
これらのボロンクラスタの形成方法を用いることによって、従来（通常）の熱処理により不純物層を活性化させる方法と比べて、常温の摂氏２０度以上摂氏１１１０度以下のような極めて低温の低温プロセスによって、正孔伝導型で、高いキャリア濃度を有する高濃度Ｐ＋型層（高濃度Ｐ＋領域）からなる不純物領域（表面拡散領域）を形成することができる。この低温プロセスは、摂氏２０度以上摂氏１１１０度以下の温度範囲のうち、常温側の低温で行うのが好ましいが、イオン注入後のアニール温度が摂氏９５０度以上であることから、温度が摂氏９５０度以上摂氏１１１０度以下で行うこともできる。
【００４４】
シリコン結晶中に６個のボロンからなる８面体構造のクラスタが存在する構造として、例えば図１に模式的に示すような結晶構造が考えられる。
【００４５】
図１では、シリコン結晶の格子から、２個のシリコン原子が取り除かれて、その部分に６個のボロンからなる８面体構造のボロンクラスタが置換されている。この取り除かれた２個のシリコン原子の大きさと、６個のボロンからなる８面体構造のボロンクラスタの大きさは、ほぼ同等である。また、６個のボロンからなる８面体構造のクラスタは、不対電子を６個有しているのに対して、２個のシリコン原子を取り除いたシリコン結晶格子も６個の不対電子を有し、未結合手が形成されないように置換することが可能である。
【００４６】
このシリコン結晶中に６個のボロンからなる８面体構造のクラスタが存在するという、観測データは得られていないが、シリコン結晶の格子から２個のシリコン原子を取り除いた形態である２空孔という形態は、シリコン結晶中において、非常に安定な構造である。このことからも、シリコン結晶中に６個のボロンからなる８面体構造のボロンクラスタが存在する確率は高い。
【００４７】
シリコン結晶中において、６個のボロンからなる８面体構造のクラスタは、２価のアクセプタとして機能する。これは、６個のボロンからなる８面体構造のクラスタが２価のイオンになることが示されていることからも分かる。
【００４８】
この６個のボロンからなる８面体構造のクラスタによって、半導体装置を構成する不純物層として、低温プロセスにより活性化された不純物層を浅い接合深さで実現することができる。これを利用して、フォトダイオード部を構成する高濃度Ｐ型不純物拡散領域、読出ゲート部を構成するＰ型半導体領域、電荷転送部を構成するＰ型半導体活性領域およびチャネルストップ部などを、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物層によって構成することによって、表示画面の白傷欠陥（輝点不良；全黒画面で輝点となる不良）が低減された固体撮像装置およびこれからの撮像信号に基づいて画面表示される表示画面を持つ電子情報機器を作製することができる。
【００４９】
次に、本発明の半導体装置を用いた固体撮像装置およびその製造方法の実施形態について、図２および図３を参照しながら詳細に説明する。
【００５０】
図２は、本発明の実施形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図であり、撮像領域の受光部付近を示している。
【００５１】
図２において、ＣＣＤ型の固体撮像装置１００は、シリコンエピタキシャル半導体基板のＮ型エピタキシャル層１に、Ｐ型半導体ウエル領域２が形成されている。このＰ型半導体ウエル領域２内に、Ｎ型不純物拡散領域３とその表面層としてこれよりも濃度が高い高濃度Ｐ型不純物拡散領域４とが形成されており、Ｎ型不純物拡散領域３とその表面部側の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４とのＰＮ接合によるフォトダイオード部（ＰＤ部）によって、入射光（被写体光）を光電変換して信号電荷を生成する受光部（光電変換部）が構成されている。
【００５２】
このように、受光部（光電変換部）は、埋め込み型フォトダイオード部で構成されており、埋め込みフォトダイオードは、Ｐ型ウェル領域２内にＮ型不純物拡散領域３が形成され、このＮ型不純物拡散領域３の表面部に暗電流防止用の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４がＰ型表面層として設けられてＮ型不純物拡散領域３が内部に埋め込まれている。なお、ここでは、特に図示していないが、この複数のフォトダイオード部（ＰＤ部）が撮像領域に行方向および列方向に２次元マトリクス状に複数の画素として配設されている。
【００５３】
また、電荷転送電極１１下のＰ型半導体ウエル領域２には、このフォトダイオード部（ＰＤ部）から信号電荷を読み出すための読出ゲート部としてのＰ型半導体領域５と、フォトダイオード部から読み出された信号電荷を電荷転送する電荷転送部として、Ｐ型半導体活性領域６とその表面層のＮ型半導体活性領域７がそれぞれ形成されている。
【００５４】
さらに、各ＰＤ部に蓄積された信号電荷が隣接するＰＤ部に対応する電荷転送部に流れ込むことを防ぐために、画素間を分離するためにチャネルストップ部を構成するチャネルストップ領域８が形成されている。
【００５５】
これらの電荷転送部のＮ型半導体活性領域７、チャネルストップ領域８および読出ゲート部のＰ型半導体領域５上には、例えば基板全面に設けられたＳｉＯ２膜９およびその上層のゲート部にのみ設けられたＳｉ３Ｎ４膜１０を介して、多結晶シリコンからなる複数の電荷転送電極１１が形成されている。さらに、電荷転送電極１１上の層間絶縁膜１２を介して電荷転送電極１１上を覆うようにタングステン（Ｗ）膜やチタン（Ｔｉ）膜などによる遮光膜１３が形成されている。この遮光膜１３は、受光領域として、高濃度Ｐ型不純物拡散領域４上の中央領域を開口している。
【００５６】
さらに、その基板部上に設けられた層間絶縁膜１４およびその上の平坦化膜としてのＢＰＳＧ膜１５は、後半の製造工程で、受光部毎に入射光を集光するためのマイクロレンズを形成する前の平坦化工程を見越して形成されている。
【００５７】
本実施形態の固体撮像装置１００では、チャネルストップ領域８、ゲート部のＰ型半導体活性領域６、読み出しゲート部のＰ型半導体領域５、ＰＤ部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４のように、高濃度Ｐ＋層が形成される不純物領域（不純物層）がある。今後予想される固体撮像装置の高画素化および低消費電力化に伴って、この高濃度Ｐ＋層を低温プロセスにより活性化させた不純物層を、表面不純物領域として浅い接合深さで形成する必要がある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、低温プロセスで活性化可能なボロン元素の作用に着目している。シリコン結晶中において、ボロン濃度を１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上１．０Ｅ１７ｃｍ−２以下の高ドーズ量でイオン注入し、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物層（不純物領域）とする。この不純物層を用いて、チャネルストップ領域８、電荷転送部のＰ型半導体活性領域６、読出ゲート部のＰ型半導体領域５、ＰＤ部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４を構成することにより、高濃度で浅い接合深さの不純物層を実現することができる。
【００５９】
さらに、固体撮像装置の中でも、特に、本実施形態のＣＣＤ型固体撮像装置１００では、例えば特許文献１に提案されている従来技術のように、全工程の温度を摂氏１１１０度よりも低くすれば白傷欠陥不良を低減することができる。このため、ボロン濃度を１．０Ｅ１６ｃｍ−２以上１．０Ｅ１７ｃｍ−２以下の高ドーズ量でイオン注入し、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物層とすることによって、摂氏１１１０度以下の低温プロセスで不純物層を活性化することが可能となって、表示画面の白傷欠陥不良も低減することができる。
【００６０】
上記構成により、以下に、図３（ａ）〜図３（ｄ）に従って、図２に示す本実施形態の固体撮像装置１００を製造する固体撮像装置の製造方法について詳細に説明する。
【００６１】
図３（ａ）〜図３（ｄ）は、本実施形態の固体撮像装置１００の各製造工程を説明するための基板部の縦断面図である。
【００６２】
まず、図３（ａ）に示すように、Ｎ型のシリコンエピタキシャル基板（ＣＺ基板）１を用意する。例えば、シリコンエピタキシャル基板１は、シリコン表面が＜１００＞面の結晶面を有し、抵抗率が２５オーム・ｃｍであり、直径８インチの基板である。エピタキシャル成長させるためにＳｉＨＣｌ３ソースガスによる水素還元法を用いて、摂氏１１１０度のエピタキシャル成長温度で、このエピタキシャル層を例えば１１μｍの厚さに成長させる。
【００６３】
次に、Ｎ型のシリコンエピタキシャル基板１に、Ｐ型半導体ウエル領域２を形成する。
【００６４】
さらに、Ｐ型半導体ウエル領域２の表面上に、例えばＳｉＯ２膜９などの絶縁膜を形成した後に、Ｐ型半導体ウエル領域２内の各所定領域にＮ型不純物およびＰ型不純物を選択的にイオン注入することによって、読み出しゲート領域としてのＰ型半導体領域５と、チャネルストップ領域８、これらの間の電荷転送領域のＰ型半導体活性領域６およびこの上層のＮ型半導体活性領域７をそれぞれ形成する。
【００６５】
さらに、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＯ２膜３９上の全面に、例えばＳｉ３Ｎ４膜などの絶縁膜を積層した後、受光部となるＰＤ部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４上に対応するＳｉ３Ｎ４膜を選択的にエッチングして除去する。この除去されずに残ったＳｉ３Ｎ４膜によってゲート部のＳｉ３Ｎ４膜１０が構成されている。
【００６６】
ゲート部に設けられたＳｉ３Ｎ４膜１０上に電荷転送電極１１を形成し、その上に電荷転送電極１１を覆うように層間絶縁膜１２を形成する。
【００６７】
その後、図３（ｃ）に示すように、電荷転送電極１１を少なくともマスクの一部として用いて、Ｎ型不純物として例えばリンをイオン注入することによって、ＰＤ部のＮ型不純物拡散領域３を所定深さに形成する。このＮ型不純物拡散領域３上にその表面層として、例えばボロンをイオン注入することによってＰＤ部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４を形成する。
【００６８】
このときに、前述したように、ボロンを高濃度にイオン注入する方法、ボロンクラスタによるイオン注入する方法、またはシリコンおよびボロンを含む化合物を分解する方法などを用いることによって、６個のボロンからなる８面体構造のクラスタを形成し、これをアクセプタとして機能させて正孔を生成することができる。このＮ型不純物拡散領域３とＰ型半導体ウエル領域２とのＰＮ接合、およびＮ型不純物拡散領域３と高濃度Ｐ型不純物拡散領域４とのＰＤ部のＰＮ接合によるフォトダイオード（ＰＤ）によって受光部を構成することができる。
【００６９】
さらに、図３（ｄ）に示すように、電荷転送電極１１上を覆う層間絶縁膜１２上に、Ｔｉ膜などからなる遮光膜１３を形成する。この基板全面に、層間絶縁膜１４とＰＳＧ（リンシリケートガラス）などからなるＢＰＳＧ膜１５をこの順に形成して、図１に示す本実施形態のＣＣＤ型撮像固体装置１００を作製することができる。
【００７０】
以上のように、本実施形態によれば、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域によって、基板表面から浅い領域に活性化率が高い拡散領域を形成することができる。
【００７１】
また、この不純物領域は、シリコン基板またはシリコン層に高濃度でイオン注入を行うか、クラスタとしてイオン注入を行うか、またはボロンおよびシリコンを含む化合物を分解することによって不純物領域に６個のボロンからなる８面体構造のクラスタを生成し、このクラスタが残存するように低温プロセスで処理することにより、従来のように注入ダメージや結晶格子の歪みなどを生じることなく、基板表面から浅い領域に活性化率が高い拡散領域を形成することができる。
【００７２】
この不純物領域を、固体撮像装置１００におけるフォトダイオード部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域４、読出ゲート部のＰ型半導体領域５、電荷転送部のＰ型半導体活性領域６、チャネルストップ領域８などとして作製することにより、温度が摂氏１１１０度以下の低温プロセスによってリーク電流が少なく白傷欠陥不良が少ない固体撮像装置１００を実現することができる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、特に説明しなかったが、本実施形態の半導体装置は固体撮像装置１００に適用される場合に限らず、その他の半導体装置、例えばトランジスタ（液晶表示装置のＴＦＴである薄膜トランジスタなどに適用することもできる。本実施形態の固体撮像装置１００は、層内レンズを有するＣＣＤ型固体撮像装置にも同様に適用することができるが、さらに、本発明の固体撮像装置は、上述した本実施形態のＣＣＤ型固体撮像装置１００に限らず、例えばＣＭＯＳ型固体撮像装置などの他の型の固体撮像装置にも同様に適用することができる。このように、本発明を適用することにより、その他の型の固体撮像装置やＴＦＴなどを用いた表示画面においても白傷欠陥不良を低減することができる。
【００７４】
また、上記実施形態では、受光部を構成する高濃度Ｐ型不純物拡散領域４、読出ゲート部を構成するＰ型半導体領域５、電荷転送部を構成するＰ型半導体活性領域６およびチャネルストップ部を構成するＰ型チャネルストップ領域８が、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物層によって構成されている場合について説明したが、これに限らず、受光部を構成する高濃度Ｐ型不純物拡散領域４、読出ゲート部を構成するＰ型半導体領域５、電荷転送部を構成するＰ型半導体活性領域６およびチャネルストップ部を構成するＰ型チャネルストップ領域８のうちの少なくとも何れかが、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物層によって構成されていてもよい。
【００７５】
さらに、上記実施形態では、特に詳細には説明しなかったが、上記実施形態の固体撮像装置１００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、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。
【００７６】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態の固体撮像装置１００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。
【００７７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態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】
【００７８】
本発明は、低温プロセスによってキャリアが生成された不純物領域を有する半導体装置および、低温プロセスによって不純物領域にキャリアを生成することを可能とする半導体装置の製造方法、この半導体装置を用いた固体撮像装置、この半導体装置を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、ボロンを少なくともその一部が６個のボロンからなる８面体構造のクラスタの形態で含有する不純物領域によって、半導体基板表面から浅い領域に活性化率が高い拡散領域を形成することができる。
【００７９】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、シリコン基板またはシリコン層に高濃度でイオン注入を行うか、クラスタとしてイオン注入を行うか、またはボロンおよびシリコンを含む化合物を分解することによって不純物領域に６個のボロンからなる８面体構造のクラスタを生成し、このクラスタが残存するように低温プロセスで処理することにより、注入ダメージや結晶格子の歪みなどを生じることなく、基板表面から浅い領域に活性化率が高い拡散領域を形成することができる。
【００８０】
この不純物領域を、固体撮像装置におけるフォトダイオード部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域、読出ゲート部のＰ型半導体領域、電荷転送部のＰ型半導体活性領域、チャネルストップ部などとして作製することにより、表示画面に白傷欠陥（輝点欠陥不良）が少ない固体撮像装置およびこれを用いた電子情報機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】シリコン結晶中に６個のボロンからなる８面体構造のクラスタが存在する場合の結晶構造を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る固体撮像装置の要部構成例を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置の各製造工程について説明するための基板部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  シリコンエピタキシャル基板（ＣＺ基板）
２  Ｐ型半導体ウエル領域
３  ＰＤ部のＮ型不純物拡散領域
４  ＰＤ部の高濃度Ｐ型不純物拡散領域
５  読み出しゲート部のＰ型半導体領域
６  ゲート部のＰ型半導体活性領域
７  転送部のＮ型半導体活性領域
８  チャネルストップ領域
９  ＳｉＯ２膜
１０  ゲート部のＳｉ３Ｎ４膜
１１  転送電極
１２  転送電極上の層間絶縁膜
１３  遮光膜
１４  層間絶縁膜
１５  ＢＰＳＧ膜
１００  固体撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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