(57)【要約】【課題】重金属汚染に起因する界面準位の増加によって発生するリーク電流を低減し、再生画面の画質の劣化を抑止する固体撮像装置を提供する。【解決手段】第１導電型半導体領域３０１に形成された第２導電型信号蓄積領域３０２と、前記第２導電型信号蓄積領域３０２と離間して形成された第２導電型拡散領域３０３と、前記第１導電型半導体領域３０１上に形成され、前記第２導電型拡散領域３０３上に開口部を有する層間絶縁膜３１１と、前記開口部に導電性材料が形成されて、前記第２導電型拡散領域３０３上に接続されたコンタクト３１３と、前記コンタクト３１３の下方の前記第２導電型拡散領域３０３の下の領域に形成された、高濃度の第１導電型半導体領域３０５とを具備したことを特徴とする固体撮像装置である。【選択図】　図１
2004134684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の第１導電型半導体領域に形成された、信号電荷を蓄積する第２導電型信号蓄積領域と、
前記第１の第１導電型半導体領域に形成され、前記第２導電型信号蓄積領域と離間して形成された第２導電型拡散領域と、
前記第１の第１導電型半導体領域上に形成され、前記第２導電型拡散領域上に開口部を有する層間絶縁膜と、
前記開口部に導電性材料が形成されて、前記第２導電型拡散領域に接続されたコンタクトと、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に形成された、高濃度の第２の第１導電型半導体領域とを具備したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
撮像領域内の第１の第１導電型半導体領域に形成された、信号電荷を蓄積する第２導電型信号蓄積領域と、
前記撮像領域内の前記第１の第１導電型半導体領域に形成され、前記第２導電型信号蓄積領域と離間して形成された第２導電型拡散領域と、
前記第１導電型半導体領域上に形成され、前記第２導電型拡散領域上に開口部を有する層間絶縁膜と、
前記開口部に導電性材料が形成されて、前記第２導電型拡散領域に接続されたコンタクトと、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に形成された、高濃度の第２の第１導電型半導体領域とを具備し、
前記撮像領域の周辺には、表面に重金属化合物膜が形成された拡散領域を有する周辺回路部が形成されていることを特徴と固体撮像装置。
【請求項３】
前記撮像領域内の第１の第１導電型半導体領域に形成された前記第２導電型拡散領域は、１または複数の拡散領域であり、
所定の前記第２導電型拡散領域の上にコンタクトが形成されており、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第２の第１導電型半導体領域が形成されており、
前記１または複数の拡散領域は、前記信号蓄積領域に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタと信号電荷を排出するリセットトランジスタと増幅トランジスタと垂直選択トランジスタのいずれか１つ以上のトランジスタの拡散領域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４】
前記撮像領域内の第１の第１導電型半導体領域に形成された前記第２導電型拡散領域は、複数の拡散領域であり、
所定の前記第２導電型拡散領域の上にコンタクトが形成されており、
前記コンタクトにおいて、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第２の第１導電型半導体領域が形成されている、あるいは、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の表面に、重金属化合物膜が形成されてい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５】
前記撮像領域内の第１の第１導電型半導体領域に形成された前記第２導電型拡散領域は、複数の拡散領域であり、
所定の前記第２導電型拡散領域の上にコンタクトが形成されており、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第１の第１導電型半導体領域が形成されており、
一部の前記コンタクトにおいて、さらに、前記第２導電型拡散領域の表面に重金属化合物膜を形成す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６】
前記第１の第１導電型半導体基板の表面領域には、第１導電型シールド領域が形成され、前記第２導電型信号蓄積領域は、前記第１導電型シールド領域よりも深い領域に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記高濃度の第２の第１導電型拡散領域の不純物濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３　であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
撮像領域内の第１の第１導電型半導体領域に信号電荷を蓄積する第２導電型信号蓄積領域を形成する工程と、
前記撮像領域内の前記第１の第１導電型半導体領域に、前記第２導電型信号蓄積領域と離間して、第２導電型拡散領域を形成する工程と、
前記撮像領域の周辺回路部の前記第１の第１導電型半導体領域に、第２導電型拡散領域を形成する工程と、
コンタクト形成予定の、前記撮像領域内の第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第２の第１導電型半導体領域を形成する工程と、
少なくとも前記撮像領域の周辺回路部の第２導電型拡散領域の表面に、重金属化合物膜を形成する工程と、
前記第１の第１導電型半導体領域上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングし、前記第２導電型拡散領域上に開口部を形成し、前記開口部に導電性材料を形成することによって、コンタクトを設ける工程とを具備した固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２導電型拡散領域を形成する工程において、
前記撮像領域内の前記第１の第１導電型半導体領域に形成された前記第２導電型拡散領域は、１または複数の拡散領域であり、
所定の前記第２導電型拡散領域の上にはコンタクトが形成されており、
前記１または複数の拡散領域は、信号電荷を読み出す読み出しトランジスタと信号電荷を排出するリセットトランジスタと増幅トランジスタと垂直選択トランジスタのいずれか１つ以上のトランジスタの拡散領域であることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記撮像領域内の前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第２の第１導電型半導体領域を形成する工程において、
一部の前記コンタクトの、下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域には、高濃度の第２の第１導電型半導体領域を形成する工程を行わず、前記第２導電型拡散領域の表面に重金属化合物膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記撮像領域内の前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第２の第１導電型半導体領域を形成する工程において、
一部の前記コンタクトの、下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域には、高濃度の第２の第１導電型半導体領域を形成する工程を行い、さらに前記第２導電型拡散領域の表面に重金属化合物膜を形成する工程を行うことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記重金属化合物膜を形成する工程において、
前記重金属化合物膜は、前記読み出しトランジスタの拡散領域以外の拡散領域の表面に形成することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記高濃度の第２の第１導電型拡散領域の不純物濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置に係り、特に周辺回路部に重金属の化合物膜を有する固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置としては、ＣＣＤ型固体撮像装置とＭＯＳ型固体撮像装置が知られている。近年、ＭＯＳ型固体撮像装置では、同一基板上に撮像素子、走査回路、レジスタ回路、タイミング回路、ＡＤ変換回路、ＤＳＰなどの多種の周辺回路をＣＭＯＳプロセスによって同時に形成し、システムの縮小化や工程数の削減を行っている。
【０００３】
図１８に、従来の固体撮像装置における単位セルのレイアウトを示す平面図を示す。図１９に、図１８の固体撮像装置のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂにおける要部断面図を示す。ここで、単位セルとは、信号を蓄積するフォトダイオード，信号を読み出す読み出しトランジスタ，信号を増幅する増幅トランジスタ，信号を読み出すラインを選択する垂直選択トランジスタ，フォトダイオードの信号電荷をリセットするリセットトランジスタから構成されている。
【０００４】
図１８に示すように、フォトダイオード１８０１からドレイン１８０６が延びており、ドレイン１８０６下には、フォトダイオード１８０１側から、読み出しゲート１８０２，リセットゲート１８０５，増幅ゲート１８０３，水平アドレスゲート１８０４が、ドレイン１８０６と垂直に形成されている。また、フォトダイオード１８０１側から延びるドレイン１８０６には、順に第１のコンタクト１８０７，第２のコンタクト１８０８，第３のコンタクト１８０９が形成されている。
【０００５】
また、図１９（ａ）に、図１８の固体撮像装置のＡ−Ａにおける要部断面図を示す。半導体基板（図示しない）上に形成されたＰウェル１８１０に素子分離領域１８１６が形成されている。また、Ｐウェル１８１０には、信号蓄積領域１８１１，第１の拡散領域１８１２，第２の拡散領域１８１３が離間して形成されている。信号蓄積領域１８１１と第１の拡散領域１８１２の間のＰウェル１８１０上には、ゲート絶縁膜１８１４を介して読み出しゲート１８０２が形成され、さらに第１の拡散領域１８１２と第２の拡散領域１８１３の間のＰウェル１８１０上には、ゲート絶縁膜１８１４を介してリセットゲート１８０５が形成されている。また、第１の拡散領域１８１２及び第２の拡散領域１８１３上には、それぞれ第１のコンタクト１８０７及び第２のコンタクト１８０８が形成され、拡散領域上及び各ゲート上の全面に層間絶縁膜１８１５が形成されている。読み出しゲート１８０２をオンすることによって、信号蓄積領域１８１１に蓄積された信号電荷を読み出すことができる。
【０００６】
図１９（ｂ）に、図１８に示した固体撮像装置のＢ−Ｂにおける要部断面図を示す。半導体基板（図示しない）上に形成されたＰウェル１８１０に素子分離領域１８１６が形成されている。また、Ｐウェル１８１０には、第２の拡散領域１８１３，第３の拡散領域１８１７，第４の拡散領域１８１８が離間して形成されている。第２の拡散領域１８１３と第３の拡散領域１８１７の間のＰウェル１８１０上には、ゲート絶縁膜１８１４を介して増幅ゲート１８０３が形成され、さらに第３の拡散領域１８１７と第４の拡散領域１８１８の間のＰウェル１８１０上には、ゲート絶縁膜１８１４を介して水平アドレスゲート１８０４が形成されている。また、第２の拡散領域１８１３及び第４の拡散領域１８１８上には、それぞれ第２のコンタクト１８０８及び第３のコンタクト１８０９が形成され、拡散領域上及び各ゲート上の全面に層間絶縁膜１８１５が形成されている。
これらの単位セルは複数配置されることによって撮像領域を構成している。
【０００７】
図２０乃至図２３を用いて、図１９に示した固体撮像装置の製造方法について説明する。図２０（ａ），図２０（ｂ）に示すように、基板（図示しない）上に形成されたＰウェル１８１０にＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）などの素子分離領域１８１６を形成する。次に、Ｐウェル１８１０上にゲート絶縁膜１８１４を形成し、読み出しゲート１８０２，リセットゲート１８０５，増幅ゲート１８０３，水平アドレスゲート１８０４を形成する。
【０００８】
次に、図２１（ａ），図２１（ｂ）に示すように、Ｎ型不純物をイオン注入することによって、Ｐウェル１８１０の表面領域に信号蓄積領域１８１１，第１の拡散領域１８１２，第２の拡散領域１８１３，第３の拡散領域１８１７，第４の拡散領域１８１８を形成する。続いて、層間絶縁膜１８１５を堆積する。
【０００９】
次に、図２２（ａ），図２２（ｂ）に示すように、コンタクトを形成するために、第１の拡散領域１８１２，第２の拡散領域１８１３，第４の拡散領域１８１８の表面が露出するようエッチングを行い、開口部１８１５ａ，１８１５ｂ，１８１５ｃを形成する。
【００１０】
次に、図２３（ａ），図２３（ｂ）に示すように、開口部１８１５ａ，１８１５ｂ，１８１５ｃに導電性材料を埋め込むことによって第１乃至第３のコンタクト１８０７，１８０８，１８０９を形成する。この種の固体撮像装置は、例えば、特許文献１に記載されている。
【００１１】
また、特許文献２には、ソース・ドレイン間のパンチスルーを防止するために、読み出しトランジスタに改良を施し、ドレイン領域の下部にパンチスルーストッパとしてＰ型拡散領域を形成した例が記載されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１０−９８１７５号公報（図２）
【００１３】
【特許文献２】
特開２０００−１５０８４７号公報（図２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した固体撮像装置はアナログ回路であり、雑音による感度の減少が問題となっている。雑音の主な要因の一つは、信号を蓄積するフォトダイオードで発生するリーク電流であり、このリーク電流は、半導体基板の表面付近の重金属汚染，結晶欠陥、結晶配列の乱れなどによって界面準位が増加し、偽信号電荷が生成されることによって発生する。ここで、重金属とは、Ｔｉ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ等である。リーク電流の発生によって生じる再生画面上の雑音は、画質を著しく劣化させる。
【００１５】
また、上記した固体撮像装置では、撮像領域の他の領域にＣＭＯＳプロセスによって、ＤＳＰなどの周辺回路部が同時に形成されている。周辺回路部では、拡散領域及びゲート電極の表面をサリサイド工程によってシリサイド化し、重金属の化合物膜を形成することによって、低抵抗化をはかっている。このような固体撮像装置において、コンタクトを形成するためのエッチング工程では、この重金属がチャンバー内に飛散してしまい、撮像領域の半導体基板上に重金属が付着してしまう。また、撮像領域と周辺回路部のコンタクト形成工程を分けて行った場合であっても、チャンバー内に付着した高濃度な重金属化合物が、撮像領域のコンタクトを形成する際に撮像領域の拡散領域に入り込むことによっても付着することがある。
【００１６】
付着した重金属は、撮像領域の半導体基板中に拡散することによって、界面準位の増加を招き、リーク電流が発生するという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記した問題点を解決すべくなされたもので、撮像領域の半導体基板の重金属汚染によるリーク電流の発生を低減し、再生画面の画質の劣化を抑止することが可能となる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するための本発明の固体撮像装置の一形態は、第１の第１導電型半導体領域に形成された、信号電荷を蓄積する第２導電型信号蓄積領域と、
前記第１の第１導電型半導体領域に形成され、前記第２導電型信号蓄積領域と離間して形成された第２導電型拡散領域と、
前記第１の第１導電型半導体領域上に形成され、前記第２導電型拡散領域上に開口部を有する層間絶縁膜と、
前記開口部に導電性材料が形成されて、前記第２導電型拡散領域に接続されたコンタクトと、
前記コンタクトの下方の前記第２導電型拡散領域の下の領域に形成された、高濃度の第２の第１導電型半導体領域とを具備したことを特徴とする。
【００１９】
また、上記した目的を達成するための本発明の固体撮像装置の製造方法の一形態は、撮像領域内の第１の第１導電型半導体領域に信号電荷を蓄積する第２導電型信号蓄積領域を形成する工程と、
前記撮像領域内の前記第１の第１導電型半導体領域に、前記第２導電型信号蓄積領域と離間して、第２導電型拡散領域を形成する工程と、
前記撮像領域の周辺回路部の前記第１の第１導電型半導体領域に、第２導電型拡散領域を形成する工程と、
コンタクト形成予定の、前記撮像領域内の第２導電型拡散領域の下の領域に、高濃度の第２の第１導電型半導体領域を形成する工程と、
少なくとも前記撮像領域の周辺回路部の第２導電型拡散領域の表面に、重金属化合物膜を形成する工程と、
前記第１の第１導電型半導体領域上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜をエッチングし、前記第２導電型拡散領域上に開口部を形成し、前記開口部に導電性材料を形成することによって、コンタクトを設ける工程とを具備したことを特徴とする。
【００２０】
上記した本発明によれば、撮像領域内の半導体領域の重金属などによる汚染を引き起こしにくく、界面準位の増加によって発生するリーク電流を低減し、再生画面の画質の劣化を抑止することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図７に本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置を示す。
図２は、固体撮像装置の単位セルの回路構成を示す図であり、図３は、固体撮像装置の単位セルのレイアウトを示す平面図である。ここで単位セルは、光電変換部である信号を蓄積するフォトダイオードと、信号走査回路部である信号を読み出す読み出しトランジスタ，信号を増幅する増幅トランジスタ，信号を読み出すラインを選択する垂直選択トランジスタ，フォトダイオードの信号電荷をリセットするリセットトランジスタから構成されている。
【００２２】
図２に示すように、読み出しトランジスタ２のゲート（読み出しゲート）をオンすることによって、信号電荷が蓄積されているフォトダイオード１の信号を読み出す。水平方向に配線されている水平アドレス線６は垂直選択トランジスタ４のゲート（水平アドレスゲート）に接続されており、信号を読み出すラインを選択する。リセットアドレス線７は、リセットトランジスタ５のゲート（リセットゲート）に接続されている。また、増幅トランジスタ３のゲート（増幅ゲート）は、読み出しトランジスタ２のドレインに接続されており、増幅トランジスタ３のソースは、垂直選択トランジスタ４のソースに接続されている。増幅トランジスタ３のドレインは、電源９のＶＤＤに接続されている。
【００２３】
図３に示すように、フォトダイオード１−１からドレイン９−１が延びており、ドレイン９−１下には、フォトダイオード１−１側から順に、読み出しゲート２−１，リセットゲート７−１，増幅ゲート３−１，水平アドレスゲート６−１が、ドレイン９−１と垂直に形成されている。また、フォトダイオード１−１側から延びるドレイン９−１には、順に第１のコンタクト９−１，第２のコンタクト９−２，第３のコンタクト９−３が形成されている。
【００２４】
また、図１（ａ）に、図３の固体撮像装置のＡ−Ａにおける要部断面図を示す。半導体基板（図示しない）上に形成されたＰウェル３０１に素子分離領域３１２が形成されている。また、Ｐウェル３０１には、信号蓄積領域３０２，第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４が離間して形成されている。信号蓄積領域３０２と第１の拡散領域３０３の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介して読み出しゲート３０８が形成され、さらに第１の拡散領域３０３と第２の拡散領域３０４の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介してリセットゲート３０９が形成されている。また、第１の拡散領域３０３及び第２の拡散領域３０４上には、それぞれ第１のコンタクト３１３及び第２のコンタクト３１４が形成され、拡散領域上及び各ゲート上の全面にシリコン窒化膜３１０及び層間絶縁膜３１１が形成されている。さらに、第１のコンタクト３１３及び第２のコンタクト３１４の下の第１の拡散領域３０３及び第２の拡散領域３０４の下には、それぞれ第１のＰ＋型拡散領域３０５及び第２のＰ＋型拡散領域３０６が形成されている。光電変換部であるフォトダイオードは、Ｐウェル３０１及び信号蓄積領域３０２によって構成されている。
【００２５】
図１（ｂ）に、図３の固体撮像装置のＢ−Ｂにおける要部断面図を示す。半導体基板（図示しない）上に形成されたＰウェル３０１に素子分離領域３１２が形成されている。また、Ｐウェル３０１には、第２の拡散領域３０４，第３の拡散領域３１５，第４の拡散領域３１６が離間して形成されている。第２の拡散領域３０４と第３の拡散領域３１５の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介して増幅ゲート３１８が形成され、さらに第３の拡散領域３１５と第４の拡散領域３１６の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介して水平アドレスゲート３１９が形成されている。また、第２の拡散領域３０４及び第４の拡散領域３１６上には、それぞれ第２のコンタクト３１４及び第３のコンタクト３２０が形成され、拡散領域上及び各ゲート上の全面にシリコン窒化膜３１０及び層間絶縁膜３１１が形成されている。さらに、第２のコンタクト３１４及び第３のコンタクト３２０の下の第２の拡散領域３０４及び第４の拡散領域３１６の下には、それぞれ第２のＰ＋型拡散領域３０６及び第３のＰ＋型拡散領域３１７が形成されている。
【００２６】
第１乃至第３のＰ＋型拡散領域３０５，３０６，３１７は、第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４，第４の拡散領域３１６下に形成された、第１及び第３のコンタクト３１３，３１４，３２０にそれぞれ対応した領域に形成されている。ここで、Ｐウェル３０１の不純物濃度は１０１５ｃｍ−３　程度、信号蓄積領域３０２の不純物濃度は１０１６ｃｍ−３　程度である。第１乃至第３のＰ＋型拡散領域３０５，３０６，３１７の不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３程度の高濃度が好ましい。また、Ｐウェル３０１は、半導体基板上に形成されているウェルに限定されず、Ｐ型半導体基板であってもかまわない。これらの単位セルは、複数配置されることによって撮像領域を構成している。
【００２７】
図４乃至図７を用いて本実施の形態に係る図１に示した固体撮像装置の製造方法について説明する。図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、基板（図示しない）上に形成されたＰウェル３０１に酸化膜などの絶縁膜によって、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）などの素子分離領域３１２を形成する。次に、Ｐウェル３０１上にゲート絶縁膜３０７を形成し、ポリシリコンからなる読み出しゲート３０８，リセットゲート３０９，増幅ゲート３１８，水平アドレスゲート３１９を形成する。続いて、コンタクト形成予定領域（第１の拡散領域，第２の拡散領域，第４の拡散領域）下にＰ型不純物をイオン注入することによって、高濃度である第１乃至第３のＰ＋型拡散領域３０５，３０６，３１７を形成する。
【００２８】
次に、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、Ｎ型不純物をイオン注入することによって、Ｐウェル３０１の表面領域に信号蓄積領域３０２，第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４，第３の拡散領域３１５，第４の拡散領域３１６を形成する。続いて、シリコン窒化膜３１０を形成する。続いて、酸化膜などの層間絶縁膜３１１を堆積する。
【００２９】
次に、図６（ａ），図６（ｂ）に示すように、コンタクトを形成するために、第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４，第４の拡散領域３１６の表面が露出するようエッチングを行い、開口部３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを形成する。
【００３０】
次に、図７（ａ），図７（ｂ）に示すように、開口部３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃにＡｌなどの導電性材料を埋め込むことによって第１乃至第３のコンタクト３１３，３１４，３２０を形成する。
【００３１】
また、図８に、固体撮像装置の基本構成の概要を示す。同一基板上に、単位セルを複数配置した撮像領域が形成され、その周辺に周辺回路部として、走査回路、ＡＤ変換回路、ＤＳＰなどの多種の回路が形成されている。これらの回路はＣＭＯＳプロセスによって同時に形成されている。周辺回路部では、特に低抵抗化の要望が大きく、拡散領域及びゲート電極の表面をサリサイド工程によってシリサイド化し、低抵抗化をはかっている。サリサイド工程とは、拡散領域及びゲート電極上にＴｉ，Ｃｏ，Ｎｉなどの重金属膜を堆積し、窒素雰囲気中でアニールし、例えばＣｏ膜と拡散領域及びゲート電極を反応させて、重金属化合物である珪化コバルト（ＣｏＳｉ２）膜を形成する工程である。未反応のＣｏ膜は、硫酸及び過酸化水素の混合溶液を用いて、エッチング除去する。シリコン窒化膜３１０は、撮像領域に形成されており、撮像領域以外の領域に、重金属化合物膜を形成する際のマスクとして用いている。
【００３２】
本実施の形態においては、また、第１乃至第３のコンタクト３１３，３１４，３２０下に形成された拡散領域の下には、高濃度なＰ＋型拡散領域が形成されている。第１乃至第３のＰ＋型拡散領域３０５，３０６，３１７の不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３程度の高濃度であり、３ｄ遷移金属などの重金属の固溶度が高い。したがって、重金属に対するゲッタリング効果を有している。
【００３３】
図６において、コンタクトの開口部を形成する際に、周辺回路部に形成された拡散領域上の重金属化合物が、チャンバー内に飛散することがあるが、重金属のゲッタリング効果を有する高濃度の第１乃至第３のＰ＋型拡散領域３０５，３０６，３１７を、拡散領域の下に形成しているため、半導体基板中に重金属が拡散することを防ぐことができる。よって、界面準位の増加を低減し、リーク電流の発生を抑止することができる。
（第１の実施の形態の変形例）
図９乃至図１５に第１の実施の形態の変形例として、Ｐ＋型拡散領域を任意の領域にのみ形成した場合の固体撮像装置を示す。固体撮像装置の単位セルのレイアウトは、図３と同じである。
【００３４】
図９（ａ）は、図２の固体撮像装置のＡ−Ａにおける要部断面図である。半導体基板（図示しない）上に形成されたＰウェル３０１に素子分離領域３１２が形成されている。また、Ｐウェル３０１には、信号蓄積領域３０２，第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４が離間して形成されている。信号蓄積領域３０２と第１の拡散領域３０３の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介して読み出しゲート３０８が形成され、さらに、第１の拡散領域３０３と第２の拡散領域３０４の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介してリセットゲート３０９が形成されている。また、第１の拡散領域３０３及び第２の拡散領域３０４上には、それぞれ第１のコンタクト３１３及び第２のコンタクト３１４が形成され、拡散領域上及び各ゲート上の全面にシリコン窒化膜３１０及び層間絶縁膜３１１が形成されている。さらに、第１のコンタクト３１３及び第２のコンタクト３１４の下の第１の拡散領域３０３及び第２の拡散領域３０４の下には、それぞれ第１のＰ＋型拡散領域３０５及び第２のＰ＋型拡散領域３０６が形成されている。光電変換部であるフォトダイオードは、Ｐウェル３０１及び信号蓄積領域３０２によって構成されている。
【００３５】
図９（ｂ）は、図３の固体撮像装置のＢ−Ｂにおける要部断面図である。半導体基板（図示しない）上に形成されたＰウェル３０１に素子分離領域３１２が形成されている。また、Ｐウェル３０１には、第２の拡散領域３０４，第３の拡散領域３１５，第４の拡散領域３１６が離間して形成されている。第２の拡散領域３０４と第３の拡散領域３１５の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介して増幅ゲート３１８が形成され、さらに第３の拡散領域３１５と第４の拡散領域３１６の間のＰウェル３０１上には、ゲート絶縁膜３０７を介して水平アドレスゲート３１９が形成されている。また、第２の拡散領域３０４及び第４の拡散領域３１６上には、それぞれ第２のコンタクト３１４及び第３のコンタクト３２０が形成され、第２の拡散領域３０４上にシリコン窒化膜３１０が形成されている。また、第３の拡散領域３１５，第４の拡散領域３１６，増幅ゲート３１８，水平アドレスゲート３１９上には、重金属化合物膜３２１が形成されている。シリコン窒化膜３１０上及び重金属化合物膜３２１上の全面に層間絶縁膜３１１が形成されている。さらに、第２のコンタクト３１４下の第２の拡散領域３０４の下には、第２のＰ＋型拡散領域３０６が形成されている。
【００３６】
第１及び第２のＰ＋型拡散領域３０５，３０６は、第１及び第２の拡散領域３０３，３０４下の、第１及び第２のコンタクト３１３，３１４にそれぞれ対応した領域に形成されている。重金属化合物膜は、水平アドレスゲート３１９上及び第４の拡散領域３１６の表面上に形成されている。ここで、Ｐウェル３０１の不純物濃度は１０１５ｃｍ−３　程度、信号蓄積領域３０２の不純物濃度は１０１６ｃｍ−３　程度である。第１のＰ＋型拡散領域３０５の不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−３程度の高濃度が好ましい。
【００３７】
また、Ｐウェル３０１は、半導体基板上に形成されているウェルに限定されず、Ｐ型半導体基板であってもかまわない。これらの単位セルは、複数配置されることによって撮像領域を構成している。
【００３８】
図１０乃至図１４に第１の実施の形態の変形例に係る、図９に示した固体撮像装置の製造方法について述べる。図１１（ａ），図１１（ｂ）に示すように、基板（図示しない）上に形成されたＰウェル３０１に酸化膜などの絶縁膜によって、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）などの素子分離領域３１２を形成する。次に、ゲート絶縁膜３０７を形成し、ポリシリコンからなる読み出しゲート３０８，リセットゲート３０９，増幅ゲート３１８，水平アドレスゲート３１９を形成する。続いて、コンタクト形成予定領域（第１及び第２の拡散領域）下にＰ型不純物をイオン注入することによって、高濃度である第１及び第２のＰ＋型拡散領域３０５，３０６を形成する。
【００３９】
次に、図１１（ａ），図１１（ｂ）に示すように、Ｎ型不純物をイオン注入することによって、Ｐウェル３０１の表面領域に信号蓄積領域３０２，第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４，第３の拡散領域３１５，第４の拡散領域３１６を形成する。続いて、全面にシリコン窒化膜３１０堆積させ、信号蓄積領域３０２，読み出しゲート３０８，第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４，リセットゲート３０９をシリコン窒化膜３１０で覆う。一方、増幅ゲート３１８及び水平アドレスゲート３１９上、第３及び第４の拡散領域３１５，３１６上、及び、周辺回路部（図示しない）のシリコン窒化膜３１０は、エッチバックすることによって、ゲートの側壁にシリコン窒化膜３１０を形成する。
【００４０】
次に、図１２（ａ），図１２（ｂ）に示すように、Ｃｏ膜を堆積し、窒素雰囲気中でアニールし、Ｃｏ膜と拡散領域及びゲート電極を反応させて、重金属化合物膜３２１である珪化コバルト（ＣｏＳｉ２）膜を、第３及び第４の拡散領域３１５，３１６上と、増幅ゲート３１８及び水平アドレスゲート３１９上に形成する。未反応のＣｏ膜は、硫酸及び過酸化水素の混合溶液を用いて、エッチング除去する。続いて、酸化膜などの層間絶縁膜３１１を形成する。
【００４１】
次に、図１３（ａ），図１３（ｂ）に示すように、コンタクトを形成するために、第１の拡散領域３０３，第２の拡散領域３０４，第４の拡散領域３１６上の重金属化合物膜３２１の表面が露出するようエッチングを行い、開口部３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを形成する。
【００４２】
次に、図１４（ａ），図１４（ｂ）に示すように、開口部３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃにＡｌなどの導電性材料を埋め込むことによって第１乃至第３のコンタクト３１３，３１４，３２０を形成する。
【００４３】
撮像領域の信号蓄積領域，第１及び第２の拡散領域，読み出しゲート及びリセットゲート上に形成されたシリコン窒化膜３１０は、重金属化合物膜を形成する際のマスクとして用いている。
【００４４】
第１の変形例においては、第１及び第２のコンタクト３１３，３１４下の拡散領域の下に、高濃度なＰ＋型拡散領域を形成している。第１及び第２のＰ＋型拡散領域３０５，３０６の不純物濃度は１０１８〜１０２１ｃｍ−３　程度の高濃度であり、３ｄ遷移金属などの重金属の固有度が高い。したがって、重金属に対するゲッタリング効果を有している。また、第３のコンタクト３２０下の拡散領域上には、重金属化合物膜３２１が形成されており、同様に、３ｄ遷移金属などの重金属の固溶度が高い。
【００４５】
図１３において、コンタクトの開口部を形成する際に、第３及び第４の拡散領域上及び周辺回路部に形成された拡散領域上の重金属化合物が、チャンバー内に飛散することがあるが、ゲッタリング効果を有する高濃度の第１及び第２のＰ＋型拡散領域３０５，３０６を、拡散領域の下に形成しているため、半導体基板中に重金属が拡散することを防ぐことができる。また、撮像領域の第３の拡散領域上には重金属化合物膜３２１を形成しているため、半導体基板中に重金属が拡散することを防ぐことができる。よって、界面準位の増加を低減し、リーク電流の発生を抑止することができる。また、撮像領域の一部の領域にも、重金属化合物膜を形成することによって、さらに撮像領域内での低抵抗化をはかることができる。
【００４６】
第１の実施の形態の変形例では、第１及び第２の拡散領域３０３，３０４以外の拡散領域上に重金属化合物膜を形成しているが、本実施の形態では、特にこれらの態様に限定されない。すなわち、撮像領域に形成されたすべてのコンタクトに対して、コンタクト下の拡散領域の下にＰ＋型拡散領域を形成してもよいし、任意に選択した一部のコンタクトと拡散領域の間に重金属化合物膜を形成し、残りのコンタクト下の拡散領域の下の領域にＰ＋型拡散領域を形成してもよい。
【００４７】
例えば、信号蓄積領域から比較的離れた第３のコンタクト３２０や、撮像領域の周縁のコンタクト下の拡散領域上にのみ重金属化合物膜を形成すると、コンタクトを形成する際に重金属が付着して半導体基板中に拡散することによる重金属の汚染だけでなく、重金属膜を堆積する際の信号蓄積領域への重金属汚染をより確実に防ぐことができるため好ましい。また、信号蓄積領域の隣に形成される信号電荷を読み出す読み出しトランジスタの拡散領域の表面には、特に、重金属化合物膜を形成せず、コンタクト下の拡散領域の下の領域にＰ＋型拡散領域を形成する方が好ましい。
【００４８】
また、図１５に示すように、撮像領域に形成されたすべてのコンタクトに対して、コンタクト下の拡散領域の下にＰ＋型拡散領域を形成し、さらに、任意に選択した一部のコンタクトと拡散領域の間に重金属化合物膜を形成してもよい。この場合であっても、例えば、信号蓄積領域から比較的離れた第３のコンタクト３１３や、撮像領域の周縁のコンタクト３２０下の拡散領域上にのみ重金属化合物膜を形成すると、コンタクトを形成する際に重金属が付着して半導体基板中に拡散することによる重金属の汚染だけでなく、重金属膜を堆積する際の信号蓄積領域への重金属汚染をより確実に防ぐことができるため好ましい。また、信号蓄積領域の隣に形成される信号電荷を読み出す読み出しトランジスタの拡散領域の表面には、特に、重金属化合物膜を形成せず、コンタクト下の拡散領域の下の領域にＰ＋型拡散領域を形成するのみである方が好ましい。
【００４９】
本実施の形態では、フォトダイオードの信号蓄積領域３０２をＰウェル３０１の表面領域に形成した例を記載したが、図１６及び図１７に示すように、素子分離領域３１２に接するようにＰウェル３０１の表面領域にシールド領域３２２を形成し、シールド領域３２２下に信号蓄積領域３０２を形成した固体撮像装置にも適用することができる。図１７（ａ）は、図１６の固体撮像装置のＡ−Ａにおける要部断面図であり、図１７（ｂ）は、図１６の固体撮像装置のＢ−Ｂにおける要部断面図である。シールド領域３２２は接地されており、Ｐウェル３０１の表面近辺の結晶欠陥の乱れ等によって生じるリーク電流を低減するために形成されている。このような固体撮像装置であっても、重金属のゲッタリング効果を有する高濃度のＰ＋型拡散領域を拡散領域の下に形成しているため、半導体基板中に重金属が拡散することを防ぐことができる。
【００５０】
また、図１６及び図１７の固体撮像装置についても、上記した第１の実施の形態の変形例を適用することができる。すなわち、重金属のゲッタリング効果を有する重金属化合物膜を、任意に選択したコンタクトと拡散領域の間に形成し、半導体基板中に重金属が拡散してもかまわない。このように形成した場合も、界面準位の増加を低減し、リーク電流の発生を抑止することができ、再生画面の画質の劣化を抑止することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、界面準位の増加を低減し、リーク電流の発生を抑止することができ、再生画面の画質の劣化を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る図３に示した固体撮像装置のＡ−Ａ及びＢ−Ｂにおける要部断面図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る固体撮像装置における単位セルの回路構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置における単位セルのレイアウトを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る図１に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る図１に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る図１に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る図１に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の基本構成の概要を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図３に示した固体撮像装置のＡ−Ａ及びＢ−Ｂにおける要部断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る図３に示した他の固体撮像装置のＡ−Ａ及びＢ−Ｂにおける要部断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る他の固体撮像装置における単位セルのレイアウトを示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る図１６に示した固体撮像装置のＡ−Ａ及びＢ−Ｂにおける要部断面図である。
【図１８】従来の技術の固体撮像装置における単位セルのレイアウトを示す図である。
【図１９】従来の技術の図１８に示した固体撮像装置のＡ−Ａ及びＢ−Ｂにおける要部断面図である。
【図２０】従来の技術の図１９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２１】従来の技術の図１９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２２】従来の技術の図１９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２３】従来の技術の図１９に示したＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面の固体撮像装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１，１−１・・・フォトダイオード
２・・・読み出しトランジスタ
２−１，３０８・・・読み出しゲート
３・・・増幅トランジスタ
３−１，３１８・・・増幅ゲート
４・・・垂直選択トランジスタ
５・・・リセットトランジスタ
５−１，３０９・・・リセットゲート
６・・・水平アドレス線
６−１，３１９・・・水平アドレスゲート
７・・・リセットアドレス線
８・・・垂直信号線
９・・・電源
９−１・・・ドレイン
９−２，３１３・・・第１のコンタクト
９−３，３１４・・・第２のコンタクト
９−４，３２０・・・第３のコンタクト
３０１・・・Ｐウェル
３０２・・・信号蓄積領域
３０３・・・第１の拡散領域
３０４・・・第２の拡散領域
３０５・・・第１のＰ＋型拡散領域
３０６・・・第２のＰ＋型拡散領域
３０７・・・ゲート絶縁膜
３１０・・・シリコン窒化膜
３１１・・・層間絶縁膜
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ・・・開口部
３１２・・・素子分離領域
３１５・・・第３の拡散領域
３１６・・・第４の拡散領域
３１７・・・第３のＰ＋型拡散領域
３２１・・・重金属化合物膜
３２２・・・シールド領域
【図１】
2004134684.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004134684.tif 000007
【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】
2004134684.tif 000012
【図１１】
2004134684.tif 000013
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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