(57)【要約】【課題】受光領域のオフセット領域を有する正孔蓄積領域を適正な形状に形成し、暗電流の抑制と読み出し電圧の低電圧化の両立を実現する。【解決手段】第１のイオン注入工程によって読み出し部側から画素側に斜めのイオン注入を行い、オフセット領域１１４を有する第１のイオン注入領域１７０を形成する。ここで、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂが重なった部分では、オフセット領域１１４の幅が大きくなって暗電流を増大させる原因となる。そこで、第２のイオン注入工程によってマスク１８０を用いたイオン注入を行うことにより、オフセット領域１１４の幅が大きくなった欠損部分を含む領域に不純物イオンを注入し、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂ側へのはみ出し領域１１３Ａを有する正孔蓄積領域１１３を形成する。はみ出し領域１１３Ａは信号電子の読み出し経路を除く領域に配置され、読み出し動作に影響を与えず、暗電流を防止する。【選択図】        図１
2004179473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上層に、入射光量に応じた信号電荷を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され、各画素によって生成された信号電荷を読み出して画素列方向に順次転送する転送部とを設けるとともに、前記半導体基板の転送部上に前記転送部内に読み出された信号電荷の転送を制御する複数層の転送電極を設けた固体撮像素子の製造方法であって、
前記複数の画素の光電変換領域に信号電子蓄積領域を形成する工程と、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域を形成する工程とを有し、
前記正孔蓄積領域を形成する工程は、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加する第１のイオン注入工程と、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第１のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第１のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する第２のイオン注入工程と、
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２のイオン注入工程では、前記第１のイオン注入工程と異なる注入角度とマスクを用いてイオン注入を行うことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２のイオン注入工程では、前記オフセット領域の一部に不純物イオン領域がはみ出した状態でイオン注入を行うことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２のイオン注入工程では、前記オフセット領域内の前記欠損領域に近接する部分に不純物イオン領域がはみ出した状態でイオン注入を行うことを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２のイオン注入工程では、前記オフセット領域内の前記複数層の転送電極のうちの信号電子の読み出しに用いない転送電極に近接する部分に不純物イオン領域がはみ出した状態でイオン注入を行うことを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記第２のイオン注入工程では、前記画素列と直交する方向に沿って前記欠損領域を含む線状の開口パターンを有するマスクを用いてイオン注入を行うことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記第２のイオン注入工程では、各画素毎の前記欠損領域に対応する点状の開口パターンを有するマスクを用いてイオン注入を行うことを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記信号電子蓄積領域を形成する工程では、前記半導体基板に設けたＰ型ウェル領域にＮ型不純物イオンを注入することにより、低濃度Ｎ型不純物拡散領域を形成し、前記正孔蓄積領域を形成する工程では、前記半導体基板の信号電子蓄積領域の上層に前記第１のイオン注入工程及び第２のイオン注入工程によってＰ型不純物イオンを注入することにより、高濃度Ｐ型不純物拡散領域を形成することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
半導体基板の上層に設けられ入射光量に応じた信号電子を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、
前記半導体基板の上層に前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され各画素によって生成された信号電子を読み出して画素列方向に順次転送する転送部と、
前記半導体基板の上層で前記半導体基板の転送部上に設けられ前記転送部内に読み出された信号電子の転送を制御する複数層の転送電極とを備え、
前記複数の画素の光電変換領域には信号電子蓄積領域が形成されるとともに、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域が形成され、
前記正孔蓄積領域は、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加した第１のイオン注入領域と、
前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第１のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第１のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する状態で不純物イオンを添加した第２のイオン注入領域と、
を有することを特徴とする固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の画素によって生成した信号電子をＣＣＤ構造の電荷転送部によって読み出すＣＣＤ固体撮像素子とその製造方法に関し、特に高感度で低ノイズの撮像を行うことができる固体撮像素子と製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＣＤ固体撮像素子として、半導体基板に、それぞれフォトダイオード等による光電変換領域を設けた複数の画素を２次元配列で設けるとともに、各画素の信号電子を読み出して垂直方向に転送する複数のＣＣＤ垂直転送レジスタを各画素列毎に設け、さらに、各ＣＣＤ垂直転送レジスタからの信号電子を受け取って出力部に転送するＣＣＤ水平転送レジスタを設けたものが知られている。
また、ＣＣＤ垂直転送レジスタ及びＣＣＤ水平転送レジスタの上部には、ゲート酸化膜を介してポリシリコン電極膜による転送電極が配置され、各転送レジスタを駆動して信号電子の転送動作を行うようになっている。
【０００３】
そして、このような固体撮像素子の光電変換素子に用いられるフォトダイオードとしては、従来のＰＮ接合ダイオードに代わって、いわゆるＨＡＤ（ｈｏｌｅ−ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ−ｄｉｏｄｅ  ）構造のフォトダイオードを用いたものが提供されている（例えば特許文献１参照）。
このＨＡＤ構造のフォトダイオードは、半導体基板の光電変換領域内に低濃度Ｎ型不純物領域による信号電子蓄積領域を形成するとともに、その上面に高濃度Ｐ型不純物領域による正孔蓄積領域を形成し、光電変換領域で変換された電荷のうち信号電子として用いる電子を信号電子蓄積領域及び空乏領域に蓄積するとともに、Ｓｉ−ＳｉＯ２界面で発生する暗電流を抑制することにより、暗電流による白点ノイズ等を抑制して高感度の光電変換を行える構成となっている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０４２０４２号公報
【０００５】
図９及び図１０は、このような従来のＣＣＤ固体撮像素子における素子構造を示す概略図であり、図９は各画素の受光領域（フォトセンサ領域）、垂直転送レジスタ及びチャネルストップ領域に対する転送電極の配置状態を示す平面図であり、図１０は図９のＡ−Ａ線断面図である。
図９において、各画素は方形状の受光領域１０を有し、この受光領域１０の一側部に近接して垂直転送レジスタ２０が設けられ、その外側にチャネルストップ領域４０が配置されている。そして、その上面には、ゲート酸化膜を介して２層の転送電極５０Ａ、５０Ｂが形成されている。なお、図９では、下層の第１転送電極５０Ａを実線で示し、上層の第２転送電極５０Ｂを破線で示している。
各転送電極５０Ａ、５０Ｂは、受光領域１０の周囲を包囲するパターンで形成されており、受光領域１０の水平方向両側部で各転送電極５０Ａ、５０Ｂの一部が重なり合った状態で配置されている。
【０００６】
垂直転送レジスタ２０は、各受光領域１０によって生成した信号電子を読み出して、各転送電極５０Ａ、５０Ｂによる駆動によって垂直方向（図中矢印ａ方向）に転送するものである。なお、受光領域１０から垂直転送レジスタ２０への信号電子の読み出し動作は、上層の転送電極５０Ｂの駆動によって行われる。
また、チャネルストップ領域４０は、隣接画素間での電子の漏洩（クロストーク）を防止するようになっている。
【０００７】
また、図１０に示すように、各画素の受光領域１０には、上述したＨＡＤ構造のフォトダイオードが設けられている。すなわち、この受光領域１０には、シリコン基板６０に形成したＰ型ウェル領域６１に、低濃度のＮ型不純物領域を形成して信号電子蓄積領域１１を設け、さらにその上層に高濃度のＰ型不純物領域を形成して正孔蓄積領域１２を設けたものである。この受光領域１０に光が入射すると、主にＰ型不純物領域（正孔蓄積領域１２やＰウェル領域６１）とＮ型不純物領域（信号電子蓄積領域１１）の境界部に形成される空乏層において光電変換が生じ、その光電変換によって生じた信号電子は、信号電子蓄積領域１１や周囲の空乏層に貯留され、正孔は正孔蓄積領域１２側に吸引される。
【０００８】
そして、このような受光領域１０の信号電子蓄積領域１１や正孔蓄積領域１２の各不純物領域を形成する方法としては、上述した転送電極５０Ａ、５０Ｂをマスクパターンとして用いたセルフアラインによるイオン注入工程により、各不純物イオンを注入する方法が採用されている。
【０００９】
また、図１０において、受光領域１０に隣接して垂直転送レジスタ２０及びチャネルストップ領域４０が形成されている。そして、受光領域１０と垂直転送レジスタ２０の間に所定間隔の信号電荷の読み出し領域６２が形成されている。
さらに、シリコン基板６０の上にはゲート酸化膜３０を介して転送電極５０Ａ、５０Ｂ（図１０では転送電極５０Ａだけが見えている）が設けられており、その上層に絶縁膜３１を介して遮光膜７０が形成されている。
【００１０】
ところで、上述のような受光領域１０の構造において、正孔蓄積領域１２を隣接する読み出し領域６２に完全に密着させると、信号電荷の読み出しに要するエネルギが大きくなり、大きい読み出し電圧が必要とするという問題がある。
そこで従来は、例えば図１１に示すように、この正孔蓄積領域１２をボロンイオン注入によって形成する際に、その注入位置を制御することで、正孔蓄積領域１２の読み出し領域６２に臨む部分に一定量だけ後退させたオフセット領域１３を設け、この部分のＰ型不純物濃度の低くすることで、読み出し電圧の低下を図るようにしている。
【００１１】
そして、このようなオフセット領域１３を得るための具体的な方法としては、正孔蓄積領域１２を形成する際のイオン注入工程において、イオンの注入方向を読み出し領域側から画素側に向けて傾斜させ、転送電極の膜厚を用いて不純物イオンが注入されない領域を設けるようにしている。
例えば、図１１に示す例では、３００ｎｍの転送電極膜に対して７度の傾斜をつけてイオン注入（図中の矢印ｂ）を行うことにより、４０ｎｍの幅を有するオフセット領域１３を形成することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように転送電極５０Ａ、５０Ｂのマスクパターンを用いたセルフアラインのイオン注入によって正孔蓄積領域１２のオフセット領域１３を設けようとした場合、転送電極５０Ａ、５０Ｂの重なり合った部分では膜厚が大きくなり、部分的に隆起した状態となるため、この部分に不純物イオンが遮られてしまい、不純物が添加されない領域が生じることになる。
図１２は、図１１に示したイオン注入を行った際の転送電極５０Ａ、５０Ｂが重なり合った部分でのイオン注入状況を示す断面図であり、図９のＢ−Ｂ線断面を示している。
図示のように、２つの転送電極５０Ａ、５０Ｂが重なった部分では、各電極間の絶縁膜（図示せず）を含めると、合計の膜厚は７００ｎｍとなり、オフセット領域は８５ｎｍとなる。
【００１３】
図１３は、この場合の正孔蓄積領域１２及びオフセット領域１３のパターン形状を示す平面図であり、正孔蓄積領域１２の一部にオフセット領域１３がくい込んだ状態で形成されている。
なお、本説明においては、このような正孔蓄積領域１２の一部にくい込んだ状態で形成される不純物イオンの非注入領域を、便宜上、不純物の欠損領域１２Ａというものとする。
そして、このような不純物の欠損領域１２Ａが生じると、この部分で暗電流が生じる原因となり、白点ノイズの増大を招き、画質を劣化させてしまうという問題がある。
【００１４】
そこで本発明の目的は、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有することにより、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる固体撮像素子及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、半導体基板の上層に、入射光量に応じた信号電荷を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され、各画素によって生成された信号電荷を読み出して画素列方向に順次転送する転送部とを設けるとともに、前記半導体基板の転送部上に前記転送部内に読み出された信号電荷の転送を制御する複数層の転送電極を設けた固体撮像素子の製造方法であって、前記複数の画素の光電変換領域に信号電子蓄積領域を形成する工程と、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域を形成する工程とを有し、前記正孔蓄積領域を形成する工程は、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加する第１のイオン注入工程と、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第１のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第１のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する第２のイオン注入工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、半導体基板の上層に設けられ入射光量に応じた信号電子を生成する光電変換領域を含む複数の画素と、前記半導体基板の上層に前記複数の画素より構成される画素列に沿って配置され各画素によって生成された信号電子を読み出して画素列方向に順次転送する転送部と、前記半導体基板の上層で前記半導体基板の転送部上に設けられ前記転送部内に読み出された信号電子の転送を制御する複数層の転送電極とを備え、前記複数の画素の光電変換領域には信号電子蓄積領域が形成されるとともに、前記信号電子蓄積領域の上層に正孔蓄積領域が形成され、前記正孔蓄積領域は、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって前記転送部側から光電変換領域側に傾斜したイオン注入を行い、光電変換領域と転送部との間の電荷読み出し領域にイオンが注入されないオフセット領域を残した状態で不純物イオンを添加した第１のイオン注入領域と、前記複数層の転送電極を用いたセルフアラインによって第１のイオン注入工程を施した際に、複数層の転送電極が互いに重なり合った隆起部分にイオンが遮られることによって生じた不純物イオンの欠損領域に、前記第１のイオン注入工程とは注入方法を変えたイオン注入を行うことにより、前記欠損領域の少なくとも一部を縮減する状態で不純物イオンを添加した第２のイオン注入領域とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の固体撮像素子の製造方法では、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程でオフセット領域を有する正孔蓄積領域を形成する場合に、転送電極の重なり合った部分によって生じた正孔蓄積領域の欠損領域を第２のイオン注入工程によって縮減することにより、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を作製でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる固体撮像素子を提供することができる。
また本発明の固体撮像素子では、オフセット領域を有する正孔蓄積領域が、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程で形成される第１のイオン注入領域と、この第１のイオン注入領域に生じた欠損領域を縮減する第２のイオン注入領域とを有することから、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を構成でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体撮像素子及びその製造方法の実施の形態例について説明する。
図１は本発明の実施の形態例によるＣＣＤ固体撮像素子の素子配置を示す平面図である。
このＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板１００の上層に２次元配列で複数の画素１１０と、その各画素列毎に各画素１１０から信号電子を読み出して垂直方向に転送する複数のＣＣＤ垂直転送レジスタ１２０と、各ＣＣＤ垂直転送レジスタ１２０からの信号電子を受け取って水平方向に転送するＣＣＤ水平転送レジスタ１３０と、このＣＣＤ水平転送レジスタ１３０の最終段で信号電子を電気信号に変換する出力部１４０とを有する。
また、各画素１１０の画素列と隣接するＣＣＤ垂直転送レジスタ１２０との間には、チャネルストップ領域１５０が設けられている。
【００１９】
図２は図１に示すＣＣＤ固体撮像素子の各画素の受光領域（フォトセンサ領域）、垂直転送レジスタ及びチャネルストップ領域に対する転送電極の配置状態を示す平面図である。
図２において、各画素１１０は方形状の受光領域１１１を有し、この受光領域１０の一側部に近接して垂直転送レジスタ１２０及びチャネルストップ領域１５０が配置されている。そして、その上面には、ゲート酸化膜を介して２層の転送電極１６０Ａ、１６０Ｂが形成されている。なお、図２では、下層の第１転送電極１６０Ａを実線で示し、上層の第２転送電極１６０Ｂを破線で示している。
各転送電極１６０Ａ、１６０Ｂは、受光領域１１１の周囲を包囲するパターンで形成されており、受光領域１１１の水平方向両側部で各転送電極１６０Ａ、１６０Ｂの一部が重なり合った状態で配置されている。
【００２０】
また、各画素１１０とＣＣＤ垂直転送レジスタ１２０との間には所定間隔の信号電荷の読み出し領域１６２が形成されており、ＣＣＤ垂直転送レジスタ１２０は各受光領域１１０によって生成した信号電子を読み出し領域１６２を介して読み出し、各転送電極１６０Ａ、１６０Ｂによる駆動によって垂直方向（図中矢印ａ方向）に転送する。また、受光領域１１０から垂直転送レジスタ１２０への信号電子の読み出し動作は上層の転送電極１６０Ｂの駆動によって行われる。
【００２１】
また、図３は図１に示すＣＣＤ固体撮像素子における各画素の内部構造を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面を示している。
図示のように、本例のＣＣＤ固体撮像素子においても、各画素１１０の受光領域１１１は、上述したＨＡＤ構造で構成したものであり、シリコン基板１００に形成したＰ型ウェル領域１０１に、低濃度のＮ型不純物領域を形成して信号電子蓄積領域１１２を設け、さらにその上層に高濃度のＰ型不純物領域を形成して正孔蓄積領域１１３を設けたものであるが、この正孔蓄積領域１１３のパターン形状が図１１〜図１３に示す従来例と異なるものである。
なお、シリコン基板１００上にゲート絶縁膜１９０を介して転送電極１６０Ａ、１６０Ｂが配置され、その上層に絶縁膜１９１を介して遮光膜１９２が設けられている点は従来と同様である。
【００２２】
図４は本例における正孔蓄積領域１１３のパターン形状を示す概略平面図である。
本例においても、正孔蓄積領域１１３の読み出し領域１６２側には、不純物（ボロン）イオンが注入されないオフセット領域１１４が設けられているが、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂの重なり合った部分には、図１３で示したような欠損領域１２Ａはなく、逆に追加のイオン注入によるはみ出し領域１１３Ａが設けられている。
なお、このようなはみ出し領域１１３Ａは、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂの重なり合った部分に設けられているため、上層の転送電極１６０Ｂによって駆動される信号電子の読み出し動作に影響を与えるものではなく、読み出し電圧の上昇は生じないものである。
【００２３】
次に、このような正孔蓄積領域１１３を形成するためのイオン注入方法について説明する。
本例では、従来と同様のパターンを有する第１のイオン注入領域を第１のイオン注入工程によって形成し、この第１のイオン注入領域で生じた欠損領域を縮減するための第２のイオン注入領域を第２のイオン注入工程によって形成し、２つのイオン注入領域の組み合わせにより、図４に示したオフセット領域１１４とはみ出し領域１１３Ａを有する正孔蓄積領域１１３のパターン形状を得るものである。
【００２４】
まず、第１のイオン注入工程による第１のイオン注入領域の形成は、図１１及び図１２で示した従来例の方法と同様にして、イオン注入方向を読み出し領域側から画素側に傾斜させたボロンのイオン注入工程によって行う。
なお、本例においても、イオン注入方向（矢印ｂ）を読み出し領域側から画素側に７度傾斜させたボロンのイオン注入を行うものとする。
この結果、図５に示すように、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂの単層部分では３００ｎｍの転送電極膜のセルフアラインによって４０ｎｍの幅を有し、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂの重なり合った部分では７００ｎｍの転送電極膜のセルフアラインによって８５ｎｍの幅を有するオフセット領域１１４を有する第１のイオン注入領域１７０を形成する。この８５ｎｍの幅の部分が第１のイオン注入領域１７０における不純物の欠損領域１７０Ａである。
【００２５】
そこで、この欠損領域１７０Ａを補填し、さらに良好な暗電流抑制効果を得るために、第２のイオン注入工程によって第２のイオン注入領域を形成する。
図６はこの第２のイオン注入工程で用いるフォトレジストマスクを示す平面図である。
このマスク１８０は、上述した欠損領域１７０Ａを含む画素行方向に線状の開口パターン１８１を有するものであり、このようなマスク１８０を転送電極１６０Ａ、１６０Ｂの上面に配置してボロンのイオン注入を行うことにより、各受光領域１１１の上面を水平方向に貫く帯状のイオン注入領域を形成するものである。
【００２６】
図７は第２のイオン注入工程を示す断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面を示している。
図示のように、この第２のイオン注入工程では、受光領域１１１に直交する方向にイオン注入（図中の矢印ｃ）を行うことにより、オフセット領域をもたない帯状の第２のイオン注入領域を形成する。
なお、図７に示す例では、第１のイオン注入工程で用いた同じイオン注入装置を用いるため、この第２のイオン注入工程においてもイオン注入方向は半導体基板（ワーク）に対して７度傾斜したものである。
そこで、この第２のイオン注入工程では、半導体基板を水平方向に９０度回転させ、図７の紙面方向に７度傾斜したイオン注入方向でイオン注入を行う。これにより、固体撮像素子の水平転送方向については受光領域１１１に直交するイオン注入を行うことができ、転送電極１６０Ａ、１６０Ｂに近い領域までイオンを注入することが可能である。
【００２７】
この後、レジストマスク１８０を除去することにより、図８に示すように、受光領域１１１のほぼ中央部を水平転送方向に貫通する帯状の第２のイオン注入領域１７１を形成できる。
なお、第２のイオン注入工程におけるボロンのドーズ量は、第１のイオン注入工程におけるドーズ量に対し、例えば１０％から１００％の範囲で行うものとする。また、第２のイオン注入工程におけるエネルギーは、第１のイオン注入工程のエネルギーに対し、例えば５０％から１００％の範囲で行うものとする。
【００２８】
したがって、図５に示す第１のイオン注入領域１７０と図８に示す第２のイオン注入領域１７１とを合わせて図４に示すような、はみ出し領域１１３Ａを有する正孔蓄積領域１１３を形成できる。
これにより、図１３に示すような欠損領域を補填し、暗電流の抑制効果を高めた固体撮像素子を形成できる。
なお、第１のイオン注入領域１７０と第２のイオン注入領域１７１は重複領域を有しており、この重複領域では不純物イオンの濃度が高くなるが、特性上は何ら問題とならないため、図６に示すような単純形状のマスク１８０によって対応可能である。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態例について説明したが、本発明は上述した例に限定されず、種々の変形が可能である。
まず、上述した第１のイオン注入工程と第２のイオン注入工程は、特に順序は問わないものとし、作業環境等によって適宜選択できるものである。
また、上述した例では、２層構造の転送電極を有する場合について説明したが、３層以上の転送電極を有する場合にも同様に適用することが可能である。
なお、実際に提供されている固体撮像素子では、３層構造の転送電極を有するものにおいても、受光領域に近接する部分では、本発明の実施の形態例で説明したように、２層の転送電極が重なり合う状態で配置されるものが一般的であり、このような構造については、上述した実施の形態例による方法を、ほとんどそのまま適用できるものである。
【００３０】
また、上述した例では、２層転送電極の重ね合わせ部分だけにはみ出し領域を有する第２のイオン注入領域を形成する例について説明したが、信号電子の読み出し動作に影響しない範囲で、より大きいはみ出し領域を有する第２のイオン注入領域を形成してもよい。
例えば、２層転送電極のうち信号電荷の読み出しは、上層の第２転送電極の駆動によって行われることから、画素から転送レジスタに読み出される信号電子の通路は、この第２転送電極の下層領域に形成される。
したがって、下層の第１転送電極の下層領域は信号電荷の読み出し特性には影響しないため、この第１転送電極に近接して高濃度のＰ型不純物領域を配置したとしても、信号電子の読み出し電圧を上昇させることにはならない。そこで、この第１転送電極に近接する領域まで、上述した正孔蓄積領域のはみ出し領域を延在させることにより、読み出し特性を落とすことなく、暗電流の抑制効果を向上することが可能となる。
【００３１】
また、上述した例では、第１のイオン注入工程で生じた欠損領域を完全になくし、さらにはみ出し領域を有する第２のイオン注入領域を形成する例を説明したが、欠損領域の一部だけを縮小するような第２のイオン注入を行うものであってもよい。
また、もちろん第２のイオン注入に用いるマスクとしては、線状の開口パターンを有するものに限らす、点状の開口パターンを有するものであってもよく、形成したい第２のイオン注入領域の形状に応じて適宜選択し得ることは言うまでもない。また、フォトレジストマスク以外のマスクを用いることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程でオフセット領域を有する正孔蓄積領域を形成する場合に、転送電極の重なり合った部分によって生じた正孔蓄積領域の欠損領域を第２のイオン注入工程によって縮減することにより、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を作製でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる固体撮像素子を提供することができる効果がある。
また本発明の固体撮像素子によれば、オフセット領域を有する正孔蓄積領域が、複数層の転送電極膜を用いたセルフアラインによる斜めのイオン注入工程で形成される第１のイオン注入領域と、この第１のイオン注入領域に生じた欠損領域を縮減する第２のイオン注入領域とを有することから、適正形状のオフセット領域と正孔蓄積領域を有する固体撮像素子を構成でき、暗電流の抑制による低ノイズ化と読み出し電圧の低電圧化を両立できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例によるＣＣＤ固体撮像素子の素子配置を示す平面図である。
【図２】図１に示すＣＣＤ固体撮像素子における画素周辺部の構成を示す平面図である。
【図３】図１に示すＣＣＤ固体撮像素子における画素周辺部の内部構造を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示すＣＣＤ固体撮像素子における正孔蓄積領域のパターン形状を示す平面図である。
【図５】図４に示す正孔蓄積領域を形成するための第１のイオン注入工程を示す概略断面図である。
【図６】図４に示す正孔蓄積領域を形成するための第２のイオン注入工程に用いるフォトレジストマスクを示す平面図である。
【図７】図４に示す正孔蓄積領域を形成するための第２のイオン注入工程を示す概略断面図である。
【図８】図７に示す第２のイオン注入工程によって形成される第２のイオン注入領域のパターン形状を示す平面図である。
【図９】従来のＣＣＤ固体撮像素子における画素周辺部の構成を示す平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】従来のＣＣＤ固体撮像素子で受光領域の正孔蓄積領域にオフセット領域を設ける場合のイオン注入工程を示す図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】図１１に示すイオン注入工程で転送電極が重なった部分でオフセット領域の幅が拡がる様子を示す図９のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】図１１及び図１２に示すイオン注入工程で形成された正孔蓄積領域及びオフセット領域のパターン形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１００……半導体基板、１１０……画素、１１１……受光領域、１１２……信号電子蓄積領域、１１３……正孔蓄積領域、１１３Ａ…………はみ出し領域、１１４……オフセット領域、１２０……ＣＣＤ垂直転送レジスタ、１３０……ＣＣＤ水平転送レジスタ、１４０……出力部、１５０……チャネルストップ領域、１６０Ａ、１６０Ｂ……転送電極、１６２……読み出し領域、１７０……第１のイオン注入領域、１７１……第２のイオン注入領域、１８０……マスク。
【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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