(57)【要約】【課題】不純物の注入によって光電変換領域を狭めることなく、半導体基板と絶縁膜との界面に生ずる界面準位に起因する暗電流の発生を防止することが可能な固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【課題解決手段】シリコン基板１０１の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に、光電変換領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側が、光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置であって、前記光電変換領域と絶縁膜１０２との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記光電変換領域とは異なる表面再結合層１０６が形成されている。【選択図】図２
2008182042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に光電変換領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側が、光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置であって、
前記光電変換領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記光電変換領域とは異なるバンド不連続領域が形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記バンド不連続領域におけるバンドギャップは、前記光電変換領域におけるバンドギャップよりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記半導体基板における、前記光電変換領域と近接する位置には、前記絶縁膜で覆われ、前記光電変換領域において発生する電子の転送先となる電荷転送領域が形成され、
前記電荷転送領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成が前記電荷転送領域と異なり、バンドギャップが、前記電荷転送領域より小さい第２バンド不連続領域が形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域を構成する主要元素は、シリコン、ゲルマニウム、炭素である
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５】
前記バンド不連続領域における主要元素の組成は、前記半導体基板に格子整合する組成比で構成されている
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記バンド不連続領域における、ゲルマニウムと炭素の組成比Ｇｅ／Ｃは、6.4以上11.1以下である
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記バンド不連続領域は、シリコン、ゲルマニウム、炭素の元素組成の異なる複数の層からなる
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記バンド不連続領域は、さらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含む
ことを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記電荷転送領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域を構成する主要元素は、シリコン、ゲルマニウム、炭素である
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１０】
前記第２バンド不連続領域における主要元素の組成は、前記半導体基板に格子整合する組成比で構成されている
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第２バンド不連続領域における、ゲルマニウムと炭素の組成比Ｇｅ／Ｃは、6.4以上11.1以下である
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第２バンド不連続領域は、シリコン、ゲルマニウム、炭素の元素組成の異なる複数の層からなる
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記第２バンド不連続領域は、さらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含む
ことを特徴とする請求項３、９〜１２の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記光電変換領域の導電型は、ｎ型であり、当該導電型と異なる導電型は、ｐ型である
ことを特徴とする請求項８又は１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、
前記バンド不連続領域は、２層から構成され、
前記２層の内、前記絶縁膜側に位置する１層は、シリコンを主要元素として含み、
前記光電変換領域側に位置する他の１層は、少なくともシリコンとゲルマニウムを主要元素として含み、
前記２層はさらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含んでいる
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、
前記バンド不連続領域は、少なくともシリコンとゲルマニウムを主要元素として含むイントリンシックな１つの半導体層から構成されている
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、
前記バンド不連続領域は、２層から構成され、
前記２層の内、前記絶縁膜側に位置する１層は、シリコンを主要元素として含むとともに、さらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含み、
前記光電変換領域側に位置する他の１層は、少なくともシリコンとゲルマニウムを主要元素として含むイントリンシックな半導体層である
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
前記光電変換領域の導電型は、ｎ型であり、当該導電型と異なる導電型は、ｐ型である
ことを特徴とする請求項１５又は１７に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に光電変換領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側が光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置の製造方法であって、
前記光電変換領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記光電変換領域とは異なるバンド不連続領域を有する表面再結合層を形成する再結合層形成ステップを
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２０】
前記再結合層形成ステップは、
エピタキシャル法により、前記表面再結合層を前記半導体基板上に堆積させる堆積ステップと、
前記半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に、前記光電変換領域を形成する形成ステップと、
前記半導体基板に堆積された前記表面再結合層を絶縁膜で被覆する被覆ステップと
を含むことを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２１】
前記再結合層形成ステップは、
前記半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に、不純物をドープして前記光電変換領域を形成する第１形成ステップと、
形成された前記光電変換領域に、その主成分元素とは異なる元素をイオン注入することにより、前記表面再結合層を形成する第２形成ステップと
を含むことを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第２形成ステップは、前記光電変換領域の主成分元素とは異なる元素を所定ドーズ量以上、イオン注入することにより、前記光電変換領域の結晶構造をアモルファス化し、
前記再結合層形成ステップは、さらに、アモルファス化された前記光電変換領域に、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物をイオン注入して前記表面再結合層に不純物領域を形成する第３形成ステップを
含むことを特徴とする請求項２１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２３】
前記主成分元素は、シリコンであり、前記異なる元素は、ゲルマニウムであり、
前記再結合層形成ステップは、さらに、アモルファス化された構造の前記光電変換領域に、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物をイオン注入する前に、炭素をイオン注入する炭素注入ステップ
を含むことを特徴とする請求項２２記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２４】
前記所定ドーズ量は、５×１０１３個／ｃｍ２である
ことを特徴とする請求項２２又は２３記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２５】
前記表面再結合層を構成する主要元素は、シリコン、ゲルマニウム、炭素である
ことを特徴とする請求項２０記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２６】
前記堆積ステップにおいては、前記主要元素の元素組成の異なる複数の層が積層されて、前記半導体基板上に前記表面再結合層が形成される
ことを特徴とする請求項２５記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２７】
前記主要元素の元素組成における、ゲルマニウムと炭素の組成比Ｇｅ／Ｃは、6.4以上11.1以下である
ことを特徴とする請求項２５又は２６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２８】
前記半導体基板における、前記光電変換領域と近接する位置には、前記絶縁膜で覆われ、前記光電変換領域において発生する電子の転送先となる電荷転送領域が形成され、
前記再結合層形成ステップにおいては、さらに、前記電荷転送領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成が前記電荷転送領域と異なり、バンドギャップが、前記電荷転送領域より小さい第２バンド不連続領域を有する第２表面再結合層を形成する
ことを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２９】
半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に光電変換領域が形成され、前記光電変換領域と近接する位置には、前記光電変換領域において発生する電子の転送先となる電荷転送領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側と前記電荷転送領域とが、一層の光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置であって、
前記電荷転送領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記電荷転送領域とは異なるバンド不連続領域が形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３０】
前記バンド不連続領域におけるバンドギャップは、前記電荷転送領域におけるバンドギャップよりも小さい
ことを特徴とする請求項２９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、特に半導体基板と絶縁膜との界面に生じる界面準位に起因する暗電流の発生を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に用いられているが、近年、その高感度化がすすみ、低照度での撮像が可能となっている。
低照度においては、固体撮像装置の絶縁膜と半導体基板（例えばシリコン基板）の界面に生ずる界面準位に起因する暗電流の影響が大きくなり、映像ノイズが発生しやすい。
従って、シリコン基板中には、暗電流の発生を抑制するため、ｐ型不純物高濃度層が形成されている。図１４は、特許文献１において開示されている、従来の固体撮像装置１０の単位画素周辺の断面図を示す。固体撮像装置１０は、シリコン基板１１、絶縁膜１５、ゲート電極１９、層間絶縁膜２０、遮光膜２１から構成される。
【０００３】
シリコン基板１１中には、ｐ型ウェル層１２、光電変換領域を構成するｎ型受光部１３、ｐ型不純物高濃度層１４、ｐ型素子分離部１６、ｐ型領域１７、ｎ型電荷転送部１８が形成されている。
ｐ型不純物高濃度層１４は、シリコン基板１１の上表面側に形成され、図１５に示すように、シリコン基板１１と絶縁膜１５の界面の界面準位に起因して発生する電子を、ｐ型不純物高濃度層１４中に形成された正孔と再結合させることにより、上記電子に起因する暗電流の発生を防止する。
【０００４】
図１５に示す符号１５１は、電子エネルギーのレベルを示し、符号１５２で示す太線は、伝導帯下端のエネルギーバンドを示し、符号１５３で示す点線は、価電子帯上端のエネルギーバンドを示す。
これにより、映像ノイズの発生を防止し、低照度においても、良好な画質を実現することができる。
【特許文献１】特開平８−２８８４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ｐ型不純物高濃度層を形成するために、ｐ型不純物としてイオン注入されるボロン（Ｂ）は、イオン注入後の熱処理により熱拡散し易い特性を有しているため、注入されたボロン（Ｂ）が、シリコン基板１１の内部深くまで拡散して光電変換領域まで達し、これによって、光電変換領域を狭め、その最大蓄積電荷量を少なくしてしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、不純物の注入によって光電変換領域を狭めることなく、半導体基板と絶縁膜との界面に生ずる界面準位に起因する暗電流の発生を防止することが可能な固体撮像装置及びその製造方法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】
【０００７】
上記課題を達成する為、本発明は、半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に光電変換領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側が、光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置であって、前記光電変換領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記光電変換領域とは異なるバンド不連続領域が形成されている。
【０００８】
前記バンド不連続領域におけるバンドギャップは、前記光電変換領域におけるバンドギャップよりも小さいこととすることができる。
前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域を構成する主要元素は、シリコン、ゲルマニウム、炭素であることとすることができる。
前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域は、少なくともシリコンとゲルマニウムを主要元素として含むイントリンシックな１つの半導体層から構成されていることとすることができる。
【０００９】
半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に光電変換領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側が光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置の製造方法であって、前記光電変換領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記光電変換領域とは異なるバンド不連続領域を有する表面再結合層を形成する再結合層形成ステップをを含むこととすることができる。
【００１０】
前記再結合層形成ステップは、エピタキシャル法により、前記表面再結合層を前記半導体基板上に堆積させる堆積ステップと、前記半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に、前記光電変換領域を形成する形成ステップと、前記半導体基板に堆積された前記表面再結合層を絶縁膜で被覆する被覆ステップとを含むこととすることができる。
【００１１】
前記再結合層形成ステップは、前記半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に、不純物をドープして前記光電変換領域を形成する第１形成ステップと、形成された前記光電変換領域に、その主成分元素とは異なる元素をイオン注入することにより、前記表面再結合層を形成する第２形成ステップとを含むことすることができる。
前記表面再結合層を構成する主要元素は、シリコン、ゲルマニウム、炭素であることとすることができる。
【００１２】
半導体基板の一方の主面近傍における、外光が入射される部分に光電変換領域が形成され、前記光電変換領域と近接する位置には、前記光電変換領域において発生する電子の転送先となる電荷転送領域が形成され、当該光電変換領域における外光入射側と前記電荷転送領域とが、一層の光透過性の絶縁膜で覆われている固体撮像装置であって、前記電荷転送領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成及びバンドギャップが、前記電荷転送領域とは異なるバンド不連続領域が形成されていることとすることができる。
【００１３】
前記バンド不連続領域におけるバンドギャップは、前記電荷転送領域におけるバンドギャップよりも小さいこととすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記構成を備えることにより、絶縁膜と光電変換領域又は電荷転送領域とに挟まれた領域に、光電変換領域又は電荷転送領域よりもバンドギャップの小さいバンド不連続領域が形成されるので、バンド不連続領域と光電変換領域又は電荷転送領域との間に電子エネルギー障壁が形成され、この電子エネルギー障壁により、半導体基板と絶縁膜との間に生じる界面準位に起因して発生する電子が、バンド不連続領域から光電変換領域又は電荷転送領域に流れ込むのを防止することができる。
【００１５】
従って、ｐ型不純物層を光電変換領域の表層に形成することなく、上記界面準位に起因する暗電流の発生を抑制することができ、ｐ型不純物層形成に伴って、光電変換領域が狭まり、固体撮像装置の画質が劣化することがない。
ここで、前記半導体基板における、前記光電変換領域と近接する位置には、前記絶縁膜で覆われ、前記光電変換領域において発生する電子の転送先となる電荷転送領域が形成され、前記電荷転送領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成が前記電荷転送領域と異なり、バンドギャップが、前記電荷転送領域より小さい第２バンド不連続領域が形成されていることとすることができる。
【００１６】
又、前記電荷転送領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域を構成する主要元素は、シリコン、ゲルマニウム、炭素であることとすることができる。
又、前記半導体基板における、前記光電変換領域と近接する位置には、前記絶縁膜で覆われ、前記光電変換領域において発生する電子の転送先となる電荷転送領域が形成され、前記再結合層形成ステップにおいては、さらに、前記電荷転送領域と前記絶縁膜との間に、主要元素の組成が前記電荷転送領域と異なり、バンドギャップが、前記電荷転送領域より小さい第２バンド不連続領域を有する第２表面再結合層を形成するの構成とすることができる。
【００１７】
これにより、絶縁膜と電荷転送領域に挟まれた領域に、電荷転送領域よりもバンドギャップの小さい第２バンド不連続領域を形成されるので、第２バンド不連続領域と電荷転送領域との間に電子エネルギー障壁が形成され、この電子エネルギー障壁により、半導体基板と絶縁膜との間に生じる界面準位に起因して発生する電子が、電荷転送領域に流れ込むのを防止することができる。
【００１８】
ここで、前記バンド不連続領域における主要元素の組成は、前記半導体基板に格子整合する組成比で構成されていることとすることができる。
これにより、バンド不連続領域を半導体基板に格子整合させることができるので、半導体基板における、バンド不連続領域とそれ以外の領域との間で結晶構造に歪みが生じ、半導体基板において、結晶欠陥が生じるのを防止し、固体撮像装置の画質劣化を防止することができる。
【００１９】
ここで、前記バンド不連続領域における、ゲルマニウムと炭素の組成比Ｇｅ／Ｃは、6.4以上11.1以下であることとすることができる。
又、前記主要元素の元素組成における、ゲルマニウムと炭素の組成比Ｇｅ／Ｃは、6.4以上11.1以下であることとすることができる。
これにより、バンド不連続領域が形成された半導体基板において、歪による格子欠陥のない良質な結晶構造を形成することができ、固体撮像装置に結晶欠陥が生じることによる画質劣化を防止することができる。
【００２０】
ここで、前記バンド不連続領域は、シリコン、ゲルマニウム、炭素の元素組成の異なる複数の層からなることとすることができる。
又、前記堆積ステップにおいては、前記主要元素の元素組成の異なる複数の層が積層されて、前記半導体基板上に前記表面再結合層が形成されることとすることができる。
これにより、元素組成の異なる層間に、結晶構造の歪みを緩和するための超格子を形成することができるので、バンド不連続領域に結晶欠陥が生じるのを防止することができる。
【００２１】
ここで、前記バンド不連続領域は、さらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含むこととすることができる。
又、前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域は、２層から構成され、前記２層の内、前記絶縁膜側に位置する１層は、シリコンを主要元素として含み、前記光電変換領域側に位置する他の１層は、少なくともシリコンとゲルマニウムを主要元素として含み、前記２層はさらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含んでいることとすることができる。
【００２２】
又、前記光電変換領域を構成する主要元素は、シリコンであり、前記バンド不連続領域は、２層から構成され、前記２層の内、前記絶縁膜側に位置する１層は、シリコンを主要元素として含むとともに、さらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含み、前記光電変換領域側に位置する他の１層は、少なくともシリコンとゲルマニウムを主要元素として含むイントリンシックな半導体層であることとすることができる。
【００２３】
前記光電変換領域の導電型は、ｎ型であり、当該導電型と異なる導電型は、ｐ型であることとすることができる。
これにより、バンド不連続領域に光電変換領域と異なる導電型の不純物層が形成されるので、例えば、光電変換領域の導電型がｎ型である場合に、バンド不連続領域にｐ型不純物層が形成されるので、絶縁膜と半導体基板の界面に生ずる界面準位により発生する電子が、ｐ型不純物層に移動した際に、正孔と結合させて当該電子を消滅させることができる。
【００２４】
従って、バンド不連続領域と光電変換領域との間に生じた電子エネルギー障壁による効果とｐ型不純物層による効果の相乗効果により、界面準位に起因する暗電流の発生を効果的に抑制することができる。
ここで、前記第２バンド不連続領域における主要元素の組成は、前記半導体基板に格子整合する組成比で構成されていることとすることができる。
【００２５】
これにより、第２バンド不連続領域を半導体基板に格子整合させることができるので、半導体基板における、第２バンド不連続領域とそれ以外の領域との間で結晶構造に歪みが生じ、半導体基板において、結晶欠陥が生じるのを防止し、固体撮像装置の画質劣化を防止することができる。
ここで、前記第２バンド不連続領域における、ゲルマニウムと炭素の組成比Ｇｅ／Ｃは、6.4以上11.1以下であることとすることができる。
【００２６】
これにより、第２バンド不連続領域が形成された半導体基板において、歪による格子欠陥のない良質な結晶構造を形成することができ、固体撮像装置に結晶欠陥が生じることによる画質劣化を防止することができる。
ここで、前記第２バンド不連続領域は、シリコン、ゲルマニウム、炭素の元素組成の異なる複数の層からなることとすることができる。
【００２７】
これにより、元素組成の異なる層間に、結晶構造の歪みを緩和するための超格子を形成することができるので、第２バンド不連続領域に結晶欠陥が生じるのを防止することができる。
ここで、前記第２バンド不連続領域は、さらに、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物を含むこととすることができる。
【００２８】
又、前記光電変換領域の導電型は、ｎ型であり、当該導電型と異なる導電型は、ｐ型であることとすることができる。
これにより、第２バンド不連続領域に光電変換領域と異なる導電型の不純物層が形成されるので、例えば、光電変換領域の導電型がｎ型である場合に、第２バンド不連続領域にｐ型不純物層が形成されるので、絶縁膜と半導体基板の界面に生ずる界面準位により発生する電子が、ｐ型不純物層に移動した際に、正孔と結合させて当該電子を消滅させることができる。
【００２９】
従って、第２バンド不連続領域と電荷転送領域との間に生じた電子エネルギー障壁による効果とｐ型不純物層による効果の相乗効果により、界面準位に起因する暗電流の発生を効果的に抑制することができる。
ここで、前記第２形成ステップは、前記光電変換領域の主成分元素とは異なる元素を所定ドーズ量以上、イオン注入することにより、前記光電変換領域の結晶構造をアモルファス化し、前記再結合層形成ステップは、さらに、アモルファス化された前記光電変換領域に、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物をイオン注入して前記表面再結合層に不純物領域を形成する第３形成ステップを含むこととすることができる。
【００３０】
又、前記所定ドーズ量は、５×１０１３個／ｃｍ２であることとすることができる。
これにより、光電変換領域がアモルファス化された状態で、不純物領域を形成するための不純物が光電変換領域にイオン注入されるので、注入された不純物と光電変換領域を構成する主要元素との衝突が起こりやすくなり、不純物が拡散する過程において、この衝突が頻発し、不純物が光電変換領域の深い領域まで達するのを抑制することができる。
【００３１】
従って、不純物による光電変換領域の狭小化を抑制しつつ、半導体基板と絶縁膜との界面準位に起因する暗電流の発生を防止することができる。
ここで、前記主成分元素は、シリコンであり、前記異なる元素は、ゲルマニウムであり、前記再結合層形成ステップは、さらに、アモルファス化された構造の前記光電変換領域に、前記光電変換領域の導電型と異なる導電型の不純物をイオン注入する前に、炭素をイオン注入する炭素注入ステップを含むこととすることができる。
【００３２】
これにより、イオン注入により発生し、不純物の拡散を促進する、格子点から格子間に移動した光電変換領域の主要元素（いわゆる格子間原子）が、予め注入された炭素原子によってトラップされるので、不純物が光電変換領域の深い領域まで達するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、固体撮像装置１００の構成の概略を示す図である。
本実施の形態に係る固体撮像装置１００は、図１に示すように、半導体基板平面において、水平及び垂直の２方向に配列された複数のフォトダイオード１と、垂直方向に配列されたフォトダイオード１の各列に隣接するように、配置された垂直ＣＣＤ（Charge Coupled Device）２と、水平ＣＣＤ４と出力アンプ３から構成される。
【００３４】
複数のフォトダイオード１と垂直ＣＣＤ２とによって画素領域が構成され、垂直ＣＣＤ２は、フォトダイオード１において光電変換により発生した信号電子を垂直方向に転送し、水平ＣＣＤ４が、垂直ＣＣＤ２から転送された信号電子を水平方向に転送し、出力アンプ３が、水平ＣＣＤ４から転送された信号電子を電圧に変換して出力する。
図２は、固体撮像装置１００のａ−ａ’断面図を示す。
【００３５】
固体撮像装置１００の断面図に示す領域は、シリコン基板１０１、絶縁膜１０２、ゲート電極１０３、層間絶縁膜１０４、遮光膜１０５、表面再結合層１０６から構成される。
シリコン基板１０１中には、ｐ型ウェル層１０７、ｎ型受光部１０８、ｐ型素子分離部１０９、ｎ型電荷転送部１１０、ｐ型領域１１１が形成されている。
（ｐ型ウェル層１０７）
シリコン基板１０１の内部に形成された、ｐ型不純物（例えば、ボロン（Ｂ））を含む層である。
【００３６】
（ｎ型受光部１０８）
シリコン基板１０１の内部に形成されたｎ型不純物（例えば、砒素（Ａｓ））を含む領域であり、光電変換領域を形成する。
（ｐ型素子分離部１０９）
ｎ型受光部１０８とｎ型電荷転送部１１０との間に形成されている領域であり、ｐ型不純物を含み、ｎ型受光部１０８からｎ型電荷転送部１１０に電子が流れ込むのを防止する。
【００３７】
（ｎ型電荷転送部１１０）
シリコン基板１０１の表面付近には、ｎ型電荷転送部１１０が形成され、ｎ型受光部１０８で光電変換により発生した信号電子が転送される。
（ｐ型領域１１１）
シリコン基板１０１の内部に形成されたｐ型不純物（例えば、ボロン（Ｂ））を含む領域であり、ｎ型電荷転送部１１０の下に形成されている。
【００３８】
（表面再結合層１０６）
図３は、表面再結合層１０６の構造を示す図である。表面再結合層１０６は、図３に示すように、シリコン（Ｓｉ）からなるシリコン層１０６１とシリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の混晶（ＳｉＧｅ層）からなる不連続層（ＳｉＧｅ層）１０６２から構成される、ｐ型不純物を含まないイントリンシックな半導体層である。
【００３９】
不連続層１０６２における、シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の組成比（Ｓｉ／Ｇｅ）は、結晶欠陥のない良質の結晶構造とするため、原子数比で1.0〜19.0とするのが望ましい。
又、不連続層１０６２をシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭素（Ｃ）の混晶（ＳｉＧｅＣ層）としてもよい。ゲルマニウム（Ｇｅ）の格子定数（5.65Å）は、シリコンの（Ｓｉ）格子定数（5.43Å）よりも大きいのに対し、炭素（Ｃ）の格子定数（3.57Å）は、シリコン（Ｓｉ）よりも小さいことから、両元素を不連続層１０６２に含めることで、格子不整合による歪を低減することができる。
【００４０】
特に、ゲルマニウム（Ｇｅ）と炭素（Ｃ）との組成比（Ｇｅ／Ｃ）を、原子数比が８．２付近となるようにすることにより、格子定数をシリコン基板１０１の格子定数と一致させ、シリコン基板１０１と格子整合させると、歪を極めて小さくすることができる。
ここで、「格子整合」とは、不連続層１０６２の格子定数を、シリコン基板１０１の格子定数の99.81〜100.08%とすることをいう。
【００４１】
なお、歪による格子欠陥のない良質な結晶を形成するためには、不連続層１０６２における上記組成比（Ｇｅ／Ｃ）を6.4〜11.1の範囲内とするのが望ましい。
又、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭素（Ｃ）の混晶における、炭素（Ｃ）の含有率は、原子数の割合において、2%〜5%であることが望ましく、又、上記混晶におけるゲルマニウム（Ｇｅ）の含有率は、原子数の割合において、5%〜50%であることが望ましい。
【００４２】
これにより、上記混晶に結晶欠陥が生じないようにすることができる。
図４は、表面再結合層１０６周辺におけるエネルギーバンド構造を示す。図４に示す符号４１は、電子エネルギーのレベルを示し、符号４２で示す太線は、伝導帯下端のエネルギーバンドを示し、符号４３で示す点線は、価電子帯上端のエネルギーバンドを示す。
シリコン（Ｓｉ）は、ゲルマニウム（Ｇｅ）よりもバンドギャップが大きいため、シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の混晶である不連続層１０６２におけるバンドギャップは、シリコン層１０６１及びｎ型受光部１０８におけるバンドギャップよりも小さくなるので、図４に示すように、シリコン層１０６１と不連続層１０６２との間のヘテロ界面、及び不連続層１０６２とｎ型受光部１０８との間のヘテロ界面には、伝導帯及び価電子帯においてバンド不連続が生じる。
【００４３】
これにより、絶縁膜１０２とシリコン基板１０１の界面に生ずる界面準位に起因して発生する電子は、不連続層１０６２の内部に閉じ込められ、電子がｎ型受光部１０８に流れ込むのを防ぐことができるので、従来の固体撮像装置１０のように、ｐ型不純物高濃度層１４を形成することなく、界面準位による暗電流の発生を防止することができる。
（絶縁膜１０２）
光透過性のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなり、シリコン基板１０１の表面を被覆している。
【００４４】
（ゲート電極１０３）
ｎ型受光部１０８で生成された信号電子をｎ型電荷転送部１１０に転送させるための電極であり、ポリシリコン膜などから構成され、絶縁膜１０２の表面上に配されている。
（層間絶縁膜１０４）
シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）などから構成され。ゲート電極１０３を被覆している。
【００４５】
（遮光膜１０５）
タングステン（Ｗ）膜やアルミ（Ａｌ）膜などから構成され、層間絶縁膜１０４上を被覆している。
＜製造方法＞
（表面再結合層１０６形成工程）
図５は、表面再結合層１０６形成のための各工程を示す図である。
【００４６】
図５（ａ）に示すシリコン基板１０１上に、図５（ｂ）に示すように不連続層１０６２をエピタキシャル成長法により形成し、さらに形成した不連続層１０６２上に、図５（ｃ）に示すように、シリコン層１０６１をエピタキシャル成長法により形成して表面再結合層１０６を形成する。
エピタキシャル成長法としては、化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）などを用いることができる。
【００４７】
ＣＶＤ法としては、例えば、低圧の分子流領域で結晶成長を行わせる超高真空ＣＶＤ（ＵＨＶ／ＣＶＤ）法を用いることができる。ＵＨＶ／ＣＶＤ法では、低温でエピタキシャル成長が行われるため、原料として反応性の高いガスを用いる。
具体的には、ＳｉＧｅ層を形成するための原料としてジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ゲルマン（ＧｅＨ４）を用いる。
【００４８】
又、ＳｉＧｅＣ層を形成する場合には、さらに、Ｃの原料ガスとして、モノメチルシラン（ＣＨ３ＳｉＨ３）、ジメチルシラン（（ＣＨ３）２ＳｉＨ２）、トリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＨ）、メタン、エチレン、アセチレンなどのガスを用いる。
不連続層１０６２におけるゲルマニウム（Ｇｅ）組成比、炭素（Ｃ）組成比は、上記ガスの供給量を調整することにより、制御することができる。
【００４９】
エピタキシャル成長中の圧力は、均一なエピタキシャル成長を行わせるために、約１Ｐａ以下とするのが望ましい。
又、エピタキシャル成長の成長温度は、エピタキシャル成長層の結晶性が悪化するのを防ぐために５００℃〜６５０℃とするのが望ましい。
（画素領域形成工程）
図６は、固体撮像装置１００の画素領域形成のための各工程を示す図である。図６（ａ）に示すように、表面再結合層１０６が形成されたシリコン基板１０１の表面に保護膜となるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）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）をイオン注入してｐ型ウェル層１０７を形成し、さらにｎ型受光部１０８の形成領域に対応するレジストパターンを形成し、砒素（Ａｓ）をイオン注入して、ｎ型受光部１０８を形成した後、レジストパターンを除去し、窒素雰囲気中でアニール（ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）を行う。
【００５０】
ここで、アニールは、例えば、温度を９００℃〜１１００℃、３０秒〜６０秒間行う。
又、砒素（Ａｓ）のイオン注入は、例えば、加速エネルギー５５０ＫｅＶ、ドーズ量を2.6×1012個／ｃｍ２で行うことができる。
次に、図６（ｂ）に示すように、ｎ型電荷転送部１１０、ｐ型領域１１１に対応したレジストパターンを形成し、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）を順にイオン注入し、
ｐ型領域１１１、ｎ型電荷転送部１１０を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００５１】
次に、図６（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜５１を剥離した後、熱酸化法により、表面再結合層１０６の表層に、厚みが約３０ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる絶縁膜１０２を形成し、さらに、ｐ型素子分離部１０９に対応したレジストパターンを形成し、ボロン（Ｂ）をイオン注入してｐ型素子分離部１０９を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００５２】
次に、図６（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法により、形成した絶縁膜１０２上に厚みが２５０ｎｍ程度のポリシリコン膜を成長させ、ゲート電極に対応したレジストパターンを形成し、ドライエッチングにより、ゲート電極１０３を形成する。
次に図６（ｅ）に示すように、熱酸化法により、形成したゲート電極１０３をシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる層間絶縁膜１０４で被覆する。
【００５３】
次に図６（ｆ）に示すように、スパッタリング法により、厚みが２００ｎｍ程度のタングステン（Ｗ）膜を成膜し、ｎ型受光部１０８上方に開口部が形成されるように、ドライエッチングにより、成膜したタングステン（Ｗ）膜の一部を除去し、遮光膜１０５を形成する。
（固体撮像装置形成工程）
上記の各工程に加え、公知の製造工程と同様にして、図１に示す、画素領域以外の水平ＣＣＤ４、出力アンプ３等を形成して、固体撮像装置１００を完成する。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、表面再結合層１０５にｐ型不純物層を形成しないこととしたが、本実施の形態に係る固体撮像装置おいては、表面再結合層にｐ型不純物層を形成している点において、実施の形態１と相違する。
【００５５】
上記構成を備えることにより、暗電流の抑止効果を高めることができる。
＜構成＞
本実施の形態２に係る固体撮像装置２００の構成は、図１に示す固体撮像装置１００の構成と同様であるので、図示を省略する。
図７は、固体撮像装置２００の図１におけるａ−ａ’断面図に相当する断面図を示す。
【００５６】
固体撮像装置２００の断面図の示す領域は、シリコン基板１０１、絶縁膜１０２、ゲート電極１０３、層間絶縁膜１０４、遮光膜１０５、ｐ型不純物不連続層２０６から構成される。
上記各構成要素について、実施の形態１に係る固体撮像装置１００と同一の構成要素については、同一の番号を付している。以下、構成要素が相違するｐ型不純物不連続層２０６について説明し、同一の構成要素については、説明を省略する。
（ｐ型不純物不連続層２０６）
ｐ型不純物不連続層２０６は、シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の混晶の層に、ｐ型不純物のボロン（Ｂ）をドープして形成されている。
【００５７】
シリコン（Ｓｉ）は、ゲルマニウム（Ｇｅ）よりもバンドギャップが大きいため、ｐ型不純物不連続層２０６におけるバンドギャップをｎ型受光部１０８におけるバンドギャップよりも狭くすることができ、ｐ型不純物不連続層２０６とｎ型受光部１０８との間のヘテロ界面には、図３の場合と同様に、伝導帯及び価電子帯においてバンド不連続が生じる。
【００５８】
これにより、ｐ型不純物不連続層２０６とその下に形成されているｎ型受光部１０８との間において、電子の移動に対するエネルギー障壁が生じるため、絶縁膜１０２とシリコン基板１０１の界面に生ずる界面準位に起因して発生した電子をｐ型不純物不連続層２０６の内部に閉じ込めることができ、ｎ型受光部１０８に流れ込むのを防ぐことができる。
又、ボロン（Ｂ）のドープにより、ｐ型不純物不連続層２０６に正孔が形成されているので、絶縁膜１０２とシリコン基板１０１の界面に生ずる界面準位に起因して発生した電子が、ｐ型不純物不連続層２０６中に移動する際に、正孔と結合させて電子を消滅させることができる。
【００５９】
このように、ｐ型不純物不連続層２０６においては、界面準位に起因して発生する電子のｎ型受光部１０８内への移動を、相乗的に抑制することができる。
＜製造方法＞
図８は、固体撮像装置２００の画素領域形成のための各工程を示す図である。図８（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の表面に保護膜となるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）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）をイオン注入して、ｐ型ウェル層１０７を形成し、さらにｎ型受光部１０８の形成領域に対応するレジストパターンを形成し、砒素（Ａｓ）をイオン注入して、ｎ型受光部１０８を形成した後、レジストパターンを除去し、窒素雰囲気中でアニールを行う。
【００６０】
ここで、アニールは、例えば、温度を９００℃〜１１００℃、時間３０秒〜６０秒間で行う。
又、砒素（Ａｓ）のイオン注入は、例えば、加速エネルギー５５０ＫｅＶ、ドーズ量を2.6×1012個／ｃｍ２で行うことができる。
次に、図８（ｂ）に示すように、ｎ型電荷転送部１１０、ｐ型領域１１１に対応したレジストパターンを形成し、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）を順にイオン注入し、
ｎ型電荷転送部１１０、ｐ型領域１１１を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００６１】
次に、図８（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜５１を剥離した後、熱酸化法により、シリコン基板１０１の表層に、厚みが約３０ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる絶縁膜１０２を形成し、さらに、ｐ型素子分離部１０９に対応したレジストパターンを形成し、ボロン（Ｂ）をイオン注入してｐ型素子分離部１０９を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００６２】
次に、図８（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法により、形成した絶縁膜１０２上に厚みが２５０ｎｍ程度のポリシリコン膜を成長させ、ゲート電極に対応したレジストパターンを形成し、ドライエッチングにより、ゲート電極１０３を形成する。
次に、図８（ｅ）に示すように、ゲート電極１０３をマスクして、ゲルマニウム（Ｇｅ）のイオン注入を行い、ｎ型受光部１０８の表層をアモルファス化する。イオン注入は、加速エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１３個／ｃｍ２以上で行う。
【００６３】
ゲルマニウム（Ｇｅ）をイオン注入した後、さらにボロン（Ｂ）をｎ型受光部１０８にイオン注入し、その表層にｐ型不純物不連続層２０６を形成する。
ボロン（Ｂ）のイオン注入は、加速エネルギー１０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１３個／ｃｍ２以上で行う。
ボロン（Ｂ）のイオン注入が、ｎ型受光部１０８の表層がアモルファス化された状態で行われるので、注入されたボロン（Ｂ）は、格子点に存在する元素（Ｓｉ）と衝突しながら、ｎ型受光部１０８の内部を進むことになり、ｎ型受光部１０８の表層がアモルファス状態でない場合にボロン（Ｂ）をイオン注入した場合に比べ、ボロン（Ｂ）の拡散が抑制される。
【００６４】
図９は、ｎ型受光部１０８がアモルファス化されていない状態（結晶構造を有する状態）で、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合において、ボロン（Ｂ）がｎ型受光部１０８内部に拡散する様子を示すイメージ図であり、図１０は、ｎ型受光部１０８がアモルファス化された状態で、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合において、ボロン（Ｂ）がｎ型受光部１０８内部に拡散する様子を示すイメージ図である。
【００６５】
図９に示すように、アモルファス化されていない状態で、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合には、規則正しく格子点に配された、符号９０で示す、ｎ型受光部１０８を構成する主要元素（Ｓｉ又はＧｅ）間に存在する、符号９１で示す格子空間を介して、符号９２で示すボロン（Ｂ）がｎ型受光部１０８内部に深く拡散するのに対し、図１０に示すように、アモルファス化されている状態で、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合には、格子構造に歪みが生ずるため、符号９２で示すボロン（Ｂ）は、格子点に配された符号９０で示す、ｎ型受光部１０８の主要元素（Ｓｉ又はＧｅ）と衝突しながら、ｎ型受光部１０８内部を進むことになり、ボロン（Ｂ）がｎ型受光部１０８内部深くに拡散するのを防止することができる。
【００６６】
なお、図９及び図１０の符号９３は、格子点に元素が配されていない空孔を示し、空孔にボロン（Ｂ）が配されると、周囲のＳｉ元素と結合して、正孔が形成される。
次に、上記のようにボロン（Ｂ）をイオン注入した後に、レジストパターンを除去し、さらに、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℃、３０秒〜６０秒間行う。
【００６７】
次に、図８（ｅ）に示すように、熱酸化法により、形成したゲート電極１０３をシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる層間絶縁膜１０４で被覆する。
次に図８（ｆ）に示すように、スパッタリング法により、厚みが２００ｎｍ程度のタングステン（Ｗ）膜を成膜し、ｎ型受光部１０８上方に開口部が形成されるように、ドライエッチングにより、成膜したタングステン（Ｗ）膜の一部を除去し、遮光膜１０５を形成する。
【００６８】
上記の各工程に加え、公知の製造工程と同様にして、図１に示す、画素領域以外の水平ＣＣＤ４、出力アンプ３等を形成して、固体撮像装置２００を完成する。
（実施例）
図１６は、本実施の形態２に係る製造方法に従って、ｎ型受光部がアモルファス化された状態でｐ型不純物（ボロン（Ｂ））をイオン注入し、ｐ型不純物不連続層２０６を形成した場合と、従来法に従って、ｎ型受光部をアモルファス化することなく、ボロン（Ｂ）をイオン注入してｐ型不純物層を形成した場合とで、固体撮像装置におけるｐ型不純物の濃度分布を比較した図である。
【００６９】
なお、ｐ型不純物の濃度分布は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）により、調べた。
図１６においては、絶縁膜（ＳｉＯ２）との界面から、ｎ型受光部に及ぶ受光領域における、ｐ型不純物の濃度分布が示されている。
図１６の符号１６２で示す破線は、従来法に従って、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合における、ボロン（Ｂ）の濃度分布を示し、図１６の符号１６１で示す実線は、実施の形態２に係る製造方法に従って、ｐ型不純物不連続層２０６が形成された場合における、ボロン（Ｂ）の濃度分布を示している。
【００７０】
図１６に示すように、本実施の形態２に係る製造方法に従って、ｐ型不純物不連続層２０６が形成された場合には、従来法に比べて、ボロン（Ｂ）の、図１６の符号１６３で示すｎ型受光部が形成されている領域における濃度分布範囲は、より狭く、しかも濃く分布している。このため、本実施の形態２によれば、界面準位やイオン注入による結晶欠陥に起因する暗電流や白キズの発生を低減すると共に、光電変換領域が、ｐ型不純物の拡散によって狭められ、フォトダイオードの飽和電荷量が低下するのを抑制することができる。この結果、本実施の形態２における固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と比べ、出力画像の画質の向上を図ることができる。
（実施の形態３）
実施の形態２においては、ｎ型受光部の表層をアモルファス化して、ｐ型不純物の拡散を抑えることにより、ｐ型不純物不連続層２０６を形成することとしたが、本実施の形態３においては、ｎ型受光部へのｐ型不純物をイオン注入する前に、炭素（Ｃ）をイオン注入しておくことにより、ｐ型不純物の拡散を抑制する点において、実施の形態２と相違する。
＜構成＞
本実施の形態３に係る固体撮像装置３００の構成は、図１に示す固体撮像装置１００の構成と同様であるので、図示を省略する。
【００７１】
図１１は、固体撮像装置３００の図１におけるａ−ａ’断面図に相当する断面図を示す。
固体撮像装置３００の断面図の示す領域は、シリコン基板１０１、絶縁膜１０２、ゲート電極１０３、層間絶縁膜１０４、遮光膜１０５、ｐ型不純物不連続層３０６から構成される。
【００７２】
上記各構成要素について、実施の形態１に係る固体撮像装置１００と同一の構成要素については、同一の番号を付している。以下、構成要素が相違するｐ型不純物不連続層３０６について説明し、同一の構成要素については、説明を省略する。
（ｐ型不純物不連続層３０６）
ｐ型不純物不連続層２０６は、シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）と炭素（Ｃ）の混晶の層に、ｐ型不純物のボロン（Ｂ）をドープして形成されている。
【００７３】
シリコン（Ｓｉ）は、ゲルマニウム（Ｇｅ）よりもバンドギャップが大きく、炭素（Ｃ）よりもバンドギャップが小さいため、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃの組成比を制御することにより、ｐ型不純物不連続層３０６におけるバンドギャップをｎ型受光部１０８におけるバンドギャップよりも狭くすることができ、ｐ型不純物不連続層３０６とｎ型受光部１０８との間のヘテロ界面には、図３の場合と同様に、伝導帯及び価電子帯においてバンド不連続が生じる。
【００７４】
又、実施の形態１において説明したように、Ｇｅ、Ｃの両元素をｐ型不純物不連続層３０６に含めることで、格子不整合による歪を低減することができる。
特に、ゲルマニウムと炭素との混合比（Ｇｅ／Ｃ）を８．２付近にすることにより、格子定数をシリコン基板１０１の格子定数と一致させ、シリコン基板１０１と格子整合させると、歪を極めて小さくすることができる。
【００７５】
又、歪による格子欠陥のない良質な結晶を形成するためには、ｐ型不純物不連続層３０６における、ＧｅとＣの混合比（Ｇｅ／Ｃ）を6.4〜11.1の範囲内とするのが望ましい。
これにより、混晶層における歪を低減しつつ、ｎ型受光部１０８よりもバンドギャップの小さいｐ型不純物不連続層３０６が形成されるので、ｐ型不純物不連続層３０６とその下に形成されているｎ型受光部１０８との間において、電子の移動に対するエネルギー障壁が生じ、絶縁膜１０２とシリコン基板１０１の界面に生ずる界面準位に起因して発生する電子をｐ型不純物不連続層３０６の内部に閉じ込めることができ、ｎ型受光部１０８に流れ込むのを防ぐことができる。
【００７６】
又、ボロンのドープにより、ｐ型不純物不連続層３０６に正孔が形成されているので、絶縁膜１０２とシリコン基板１０１の界面に生ずる界面準位に起因して発生する電子が、ｐ型不純物不連続層３０６中に移動した際に、正孔と結合させて電子を消滅させることができる。
このように、ｐ型不純物不連続層３０６においては、界面準位に起因して発生する電子のｎ型受光部１０８内への移動を、相乗的に抑制することができる。
【００７７】
なお、ｐ型不純物不連続層３０６を、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）の混晶により、形成することとしてもよい。
この場合には、絶縁膜１０２とシリコン基板１０１の界面に生ずる界面準位により発生する電子に対するエネルギー障壁が大きくなるので、当該電子が、ｐ型不純物不連続層３０６に侵入するのを防ぐことができる。
＜製造方法＞
図１２は、固体撮像装置３００の画素領域形成のための各工程を示す図である。図１２（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の表面に保護膜となるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）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）をイオン注入してｐ型ウェル層１０７を形成し、さらにｎ型受光部１０８の形成領域に対応するレジストパターンを形成し、砒素（Ａｓ）をイオン注入して、ｎ型受光部１０８を形成した後、レジストパターンを除去し、窒素雰囲気中でアニールを行う。
【００７８】
ここで、アニールは、例えば、温度を９００℃〜１１００℃、３０秒〜６０秒間行う。
又、砒素（Ａｓ）のイオン注入は、例えば、加速エネルギー５５０ＫｅＶ、ドーズ量を2.6×1012個／ｃｍ２で行うことができる。
次に、図１２（ｂ）に示すように、ｎ型電荷転送部１１０、ｐ型領域１１１に対応したレジストパターンを形成し、ボロン（Ｂ）、砒素（Ａｓ）を順にイオン注入し、ｎ型電荷転送部１１０、ｐ型領域１１１を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００７９】
次に、図１２（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜５１を剥離した後、熱酸化法により、シリコン基板１０１の表層に、厚みが約３０ｎｍのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜１０２を形成し、さらに、ｐ型素子分離部１０９に対応したレジストパターンを形成し、ボロン（Ｂ）をイオン注入してｐ型素子分離部１０９を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００８０】
次に、図１２（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法により、形成した絶縁膜１０２上に厚みが２５０ｎｍ程度のポリシリコン膜を成長させ、ゲート電極に対応したレジストパターンを形成し、ドライエッチングにより、ゲート電極１０３を形成する。
次に、図１２（ｅ）に示すように、ゲート電極１０３をマスクして、ゲルマニウム（Ｇｅ）のイオン注入を行い、ｎ型受光部１０８の表層をアモルファス化する。イオン注入は、加速エネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１３個／ｃｍ２以上で行う。
【００８１】
次に、ｎ型受光部１０８に炭素（Ｃ）のイオン注入を行った後、さらにボロン（Ｂ）をｎ型受光部１０８にイオン注入し、その表層にｐ型不純物不連続層３０６を形成し、さらに、窒素雰囲気中でアニールを行う。アニールは、例えば、温度を９００℃〜１１００℃で、３０秒〜４０分間行う。
ここで、炭素（Ｃ）のイオン注入は、加速エネルギー１０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１３個／ｃｍ２以上で行い、ボロン（Ｂ）のイオン注入は、加速エネルギー１０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０１３個／ｃｍ２以上で行う。
【００８２】
これにより、アモルファス化によるボロン（Ｂ）の拡散抑制効果に加え、イオン注入により、格子点から格子間に移動したＳｉ原子が、イオン注入された炭素（Ｃ）原子にトラップされるので、格子間に存在するＳｉ原子を介して拡散するボロン（Ｂ）原子の拡散が抑えられる。
従って、Ｇｅのイオン注入によるアモルファス化によるボロン（Ｂ）の拡散抑制効果と、Ｃのイオン注入によるボロン（Ｂ）の拡散抑制効果が相乗的に作用して、ボロン（Ｂ）のｎ型受光部１０８の深部への拡散を効果的に抑制することができる。
【００８３】
次に、図１２（ｅ）に示すように、熱酸化法により、形成したゲート電極１０３を、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる層間絶縁膜１０４で被覆する。
次に図１２（ｆ）に示すように、スパッタリング法により、厚みが２００ｎｍ程度のタングステン（Ｗ）膜を成膜し、ｎ型受光部１０８上方に開口部が形成されるように、ドライエッチングにより、成膜したタングステン（Ｗ）膜の一部を除去し、遮光膜１０５を形成する。
【００８４】
上記の各工程に加え、公知の製造工程と同様にして、図１に示す、画素領域以外の水平ＣＣＤ４、出力アンプ３等を形成して、固体撮像装置３００を完成する。
（実施例）
（試験方法）
実施の形態２に係る製造方法に従って作成した固体撮像装置２００のサンプル（以下、「対照サンプル」という。）と、実施の形態３に係る製造方法に従って作成した固体撮像装置３００のサンプル（以下、「試験サンプル」という。）について、固体撮像装置におけるｐ型不純物（ボロン（Ｂ））の濃度分布を比較した。
【００８５】
具体的には、対照サンプルについては、ｐ型不純物不連続層２０６を、シリコン基板１０１にゲルマニウム（Ｇｅ）を５０ｋｅV、５×１０１３個／ｃｍ２でイオン注入した後、ボロン（Ｂ）を１０ｋｅV、５×１０１３個／ｃｍ２でイオン注入することにより形成し、試験サンプルについては、ｐ型不純物不連続層３０６を、シリコン基板１０１にゲルマニウム（Ｇｅ）を５０ｋｅV、５×１０１３個／ｃｍ２でイオン注入した後、更に炭素（Ｃ）を１０ｋｅV、５×１０１３個／ｃｍ２でイオン注入した後、ボロン（Ｂ）を１０ｋｅV、５×１０１３個／ｃｍ２でイオン注入することにより、
形成した。
【００８６】
作成した各サンプルを窒素雰囲気中で９５０℃、３０秒のアニール（ＲＴＡ）を行い、各サンプルにおける、ｎ型受光部の近傍領域について、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectrometry）を利用して不純物濃度分布を調べた。
（試験結果）
図１３は、上記測定サンプルについて、ボロン（Ｂ）の濃度分布を比較した図である。
【００８７】
図１３（ａ）は、対照サンプルにおけるボロン（Ｂ）の濃度分布を示し、図１３（ｂ）は、試験サンプルにおけるボロン（Ｂ）の濃度分布を示す。
図１３（ａ）に示す符号１３１は、ボロン（Ｂ）をイオン注入した後、アニールを行う前における、対照サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布を示し、図１３（ａ）に示す符号１３２は、アニール後の対照サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布を示す。
【００８８】
又、図１３（ａ）に示す符号１３３で表す領域は、ｐ型不純物不連続層２０６が形成されている領域を示し、図１３（ａ）に示す符号１３４で表す領域は、ｎ型受光層１０８が形成されている領域を示す。
図１３（ｂ）に示す符号１３５は、ボロン（Ｂ）をイオン注入した後、アニールを行う前における、試験サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布を示し、図１３（ｂ）に示す符号１３６は、アニール後の試験サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布を示す。
【００８９】
又、図１３（ｂ）に示す符号１３７で表す領域は、ｐ型不純物不連続層３０６が形成されている領域を示し、図１３（ｂ）に示す符号１３８で表す領域は、ｎ型受光層１０８が形成されている領域を示す。
図１３（ｂ）に示すように、ｐ型不純物不連続層をシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭素（Ｃ）の混晶（ＳｉＧｅＣ）とすることにより、図１３（ａ）にしめすように、ｐ型不純物不連続層をシリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の混晶（ＳｉＧｅ）とした場合に比較し、アニール（ＲＴＡ）後のボロン（Ｂ）の非ドープ層（Ｓｉ層）への拡散レベルが、約１／１０に抑制されている。
（補足）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのは勿論である。
（１）実施の形態１においては、表面再結合層１０６を、シリコン層１０６１と不連続層１０６２とで構成したが、シリコン層１０６１を、シリコン層にｐ型不純物、例えば、ボロンよりも質量数が大きく、拡散係数の小さいIII族元素、例えば、インジウムをドープした、ｐ型不純物層で構成することとしてもよい。
【００９０】
これにより、不連続層１０６２とｎ型受光部１０８との間に生じた電子エネルギー障壁による効果と上記ｐ型不純物層による効果の相乗効果により、界面準位に起因する暗電流の発生を効果的に抑制することができる。
又、シリコン層１０６１と不連続層１０６２の両層にインジウムをドープして、両層をｐ型不純物層とすることとしてもよい。
【００９１】
又、本実施の形態においては、表面再結合層１０６を、シリコン層１０６１と不連続層１０６２との２層で構成したが、シリコン層１０６１を設けず、不連続層１０６２のみから構成することとしてもよい。
（２）実施の形態１においては、不連続層１０６２を１層としたが、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭素（Ｃ）の混晶における、元素組成比を変化させることにより、不連続層１０６２を複数の元素組成比の異なる不連続層から構成することとしてもよい。
（３）本実施の形態２においては、ｎ型受光部１０８の表層を、ゲルマニウム（Ｇｅ）のイオン注入によりアモルファス化したが、他のIV族元素のイオン注入によりアモルファス化することとしてもよい。
（４）本実施の形態１〜３においては、ＣＣＤ型の固体撮像装置の例について説明したが、上記各実施の形態における構成は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像装置にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、固体撮像装置に関し、特にシリコン基板と絶縁膜との界面に生じる界面準位に起因する暗電流の発生を防止する技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】固体撮像装置１００の構成の概略を示す図である。
【図２】固体撮像装置１００のａ−ａ’断面図を示す。
【図３】表面再結合層１０６の構造を示す図である。
【図４】表面再結合層１０６周辺におけるエネルギーバンド構造を示す。
【図５】表面再結合層１０６形成のための各工程を示す図である。
【図６】固体撮像装置１００の画素領域形成のための各工程を示す図である。
【図７】固体撮像装置２００の図１におけるａ−ａ’断面図に相当する断面図を示す。
【図８】固体撮像装置２００の画素領域形成のための各工程を示す図である。
【図９】ｎ型受光部１０８がアモルファス化されていない状態（結晶構造を有する状態）で、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合において、ボロン（Ｂ）がｎ型受光部１０８内部に拡散する様子を示すイメージ図である。
【図１０】ｎ型受光部１０８がアモルファス化された状態で、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合において、ボロン（Ｂ）がｎ型受光部１０８内部に拡散する様子を示すイメージ図である。
【図１１】固体撮像装置３００の図１におけるａ−ａ’断面図に相当する断面図を示す。
【図１２】固体撮像装置３００の画素領域形成のための各工程を示す図である。
【図１３】ボロンの濃度分布を比較した図である。
【図１４】従来の固体撮像装置１０の単位画素の断面図を示す。
【図１５】ｐ型不純物高濃度層１４周辺におけるエネルギーバンド構造を示す。
【図１６】本実施の形態２に係る製造方法に従って、ｎ型受光部がアモルファス化された状態でｐ型不純物（ボロン（Ｂ））をイオン注入し、ｐ型不純物不連続層２０６を形成した場合と、従来法に従って、ｎ型受光部をアモルファス化することなく、ボロン（Ｂ）をイオン注入してｐ型不純物層を形成した場合とで、固体撮像装置におけるｐ型不純物の濃度分布を比較した図である。
【符号の説明】
【００９４】
１              フォトダイオード
２              垂直ＣＣＤ
３              出力アンプ
４              水平ＣＣＤ
１０、１００、２００、３００    固体撮像装置
１１、１０１    シリコン基板
１２、１０７    ｐ型ウェル層
１３、１０８    ｎ型受光部  
１４            ｐ型不純物高濃度層
１５、１０２    絶縁膜
１６、１０９    ｐ型素子分離部
１９、１０３    ゲート電極
２０、１０４    層間絶縁膜
２１、１０５    遮光膜
１０６          表面再結合層
１８、１１０          ｎ型電荷転送部
１７、１１１          ｐ型領域
２０６、３０６  ｐ型不純物不連続層
１０６１        シリコン層
１０６２        不連続層
４１、１５１    電子エネルギーのレベル
４２、１５２    伝導帯の下端のエネルギーバンド
４３、１５３    価電子帯の上端のエネルギーバンド
５１            シリコン酸化膜
９０            ｎ型受光部１０８を構成する主要元素（Ｓｉ又はＧｅ）
９１            格子空間
９２            ボロン（Ｂ）
９３            空孔
１３１            ボロン（Ｂ）をイオン注入した後、アニールを行う前における、対照サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布
１３２            アニール後の対照サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布
１３３            ｐ型不純物不連続層２０６が形成されている領域
１３４            ｎ型受光層１０８が形成されている領域
１３５            ボロン（Ｂ）をイオン注入した後、アニールを行う前における、試験サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布
１３６            アニール後の試験サンプルにおける、ボロン（Ｂ）の濃度分布
１３７            ｐ型不純物不連続層３０６が形成されている領域
１３８            ｎ型受光層１０８が形成されている領域
１６１            実施の形態２に係る製造方法に従って、ｐ型不純物不連続層２０６が形成された場合における、ボロン（Ｂ）の濃度分布
１６２            従来法に従って、ボロン（Ｂ）がイオン注入された場合における、ボロン（Ｂ）の濃度分布
１６３            ｎ型受光部が形成されている領域における濃度分布範囲
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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