(57)【要約】【課題】厚膜レジストの加工において四角の抜きパターン形状における角の丸まりに占める割合が多くなり実効的なフォトダイオード面積の減少がおこる。その結果、感度の低下とともにフォトダイオード容量が低下することによって飽和電荷量が減少する。また、フォトダイオードの面積の減少によってさらに無効領域が多くなり、フォトダイオードの面積の減少との相乗効果でスミア量の増加を招く。【解決手段】フォトダイオード領域２において垂直断面だけでなく水平断面においても中央部よりも端において広がる構成をしている。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板に第２導電型のフォトダイオードを有し、前記フォトダイオードの断面形状は基板深さ方向の中央領域に対して浅い領域ならびに深い領域で前記基板表面に平行な方向に広がっており、前記フォトダイオードの前記基板表面及び前記基板深部での平面形状は辺中心部が前記フォトダイオード中央部方向にくぼんでいることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
第１導電型の半導体基板にストライプ状の第２導電型のフォトダイオードを形成する工程と、前記フォトダイオードよりも不純物濃度が大きい第１導電型不純物領域を前記フォトダイオードと重なるように形成し、前記ストライプ状のフォトダイオードを複数のフォトダイオードとなるように電気的に分離する工程とを備えた固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１導電型不純物領域を形成する際に加速度の異なる２回以上のイオン注入を用いることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
少なくとも１回のイオン注入の基板深さ方向の濃度極大部を第２導電型領域の基板深さ方向の濃度極大部に合わせるように前記少なくとも１回のイオン注入の加速電圧を設定することを特徴とする請求項３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】
本発明は高感度で低スミアを提供する撮像装置を構成する固体撮像装置とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、撮像装置を構成する固体撮像装置にはＣＣＤが利用されている。
【０００３】
以下に従来の固体撮像装置とその製造方法について説明する。
【０００４】
図３は従来の固体撮像装置の平面図ならびに断面図であり、第１導電型のＰ基板上、或いは第２導電型のＮ基板上の第１導電型のＰウェル２１上に、第２導電型のフォトダイオード領域２２が形成されている。そして、フォトダイオード領域２２間の分離強化のために第１導電型のフォトダイオード分離領域２４が設けられている。このフォトダイオード領域２２の上部には、シリコン／酸化膜界面の影響を無くすための第１導電型の高濃度領域２５が形成されている。そして、フォトダイオード領域２２間には、信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域２３が形成されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
以上のように構成された固体撮像装置について、以下にその製造方法を説明する。
【０００６】
フォトダイオード領域２２の形成において、特に５μｍ角以下の画素サイズでは特性の高性能化のために高エネルギー注入が用いられている。そのため、イオンを阻止できる２μｍ程度の膜厚のレジスト２６によりフォトダイオード領域２２となるところが選択的に四角に穴あけされ、それをマスクにＮ型のフォトダイオードを形成するのであれば、例えばリンで４００ｋｅＶ程度、ヒ素で８００ｋｅＶ程度の加速電圧で注入している。その後、フォトダイオード間の素子分離用のＰ型領域を形成する。そして、図示はしていないが、前記素子分離領域上に転送用のゲート電極の配線部が形成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−７７４５３号公報（第２頁、第５図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、微細な画素を実現するために必要な微細化において、特に厚膜レジストの加工では、マスクで四角の抜きパターンでも仕上り形状では角が丸まり、実効的なフォトダイオード面積の減少がおこる。その結果、感度の低下だけでなくフォトダイオード容量が低下することによって飽和電荷量が減少する。また、フォトダイオードの面積の減少は当然のことながら無効領域の拡大を招く。このことは、フォトダイオードの面積の減少による感度低下との相乗効果でスミア量の増加を招くという欠点を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、特に微細な画素で構成された固体撮像装置において、高感度で低スミアを実現できる固体撮像装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の固体撮像装置は、フォトダイオード領域の形において基板に垂直な断面だけでなく基板平面においても中央部よりも端部が広がるようにフォトダイオード領域が構成されている。
【００１１】
この構成によって、フォトダイオードの実効面積を拡大し感度の向上およびスミアの低減、飽和の増大を実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態における固体撮像装置の平面図ならびに断面図を示すものである。図１において１は第１導電型のＰウェル、２は光電変換ならびに信号電荷の蓄積を行うフォトダイオード領域、３は信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域、４はフォトダイオードを単位画素に分離するためのフォトダイオード分離領域である。
【００１４】
本実施の形態の固体撮像装置は、図１（ａ）の平面図および断面図に示すようにフォトダイオード領域２を埋め込みチャンネル領域３と平行にストライプ状に形成する。このときのレジスト６の膜厚は従来例と同じであるが、パターン形状がストライプでしかも抜き幅が、画素寸法の４０〜７０％程度と微細ではないためレジストの形状も良好となり、寸法精度の向上が図れる。フォトダイオード領域２は、ヒ素を６５０ｋｅＶ、２Ｅ１２ｃｍ−２で注入する。次にフォトダイオードを単位画素に分離するためのフォトダイオード分離領域３を形成する。これは、ボロンを１６０ｋｅＶと３００ｋｅＶの加速電圧で２回注入するものである。
この時１６０ｋｅＶでの注入は、注入バラツキなどを考慮して必要十分な量として、Ｎ型イオン（本実施の形態では、ヒ素）の注入量の１．２倍程度が望ましい。これによって効率良く分離領域を形成してトータルの注入量を最小にすることができる。その後ゲート電極などを形成してフォトダイオードを埋め込み化するため、表面に浅い高濃度Ｐ型層５を形成する。
【００１５】
以上のように構成された固体撮像装置について、以下にその利点を説明する。
【００１６】
図２により実際に近い不純物分布形状について本発明と従来のものとを比較する。図によって明らかなように平面図ならびに断面図ともにフォトダイオードの形が中央部よりも端部において広がった形状になっている。この構成によって、フォトダイオードの実効面積が拡大することにより感度の向上が図れる。そして従来例で示すＢの部分に光が入射された場合において一部の信号電荷は埋め込みチャンネルに入ることによりスミアとなる。それに対して本発明においてはＡのように端までフォトダイオードの領域が形成されているためにスミアの発生を抑制することができるものである。
【００１７】
なお、本実施の形態においては、フォトダイオード分離領域の平面形状を長円形（楕円形）としたが、これを例えば菱形のようにすれば、フォトダイオードの飽和電荷量を増やし、スミア量を減らすことができる。また、本実施の形態の製造方法においてフォトダイオード分離領域の形成をフォトダイオード領域の形成よりも先に行っても同様の効果は得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、フォトダイオード領域の形について垂直断面だけでなく水平断面においても中央部よりも端部において広がる構成をしている。このことにより、実効的なフォトダイオードの体積が増えることにより感度の向上さらにスミアの改善が図れ、またフォトダイオードの飽和電荷量の増大を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置の平面図ならびに断面図
【図２】本発明の実施の形態と従来における固体撮像装置の形状差を示す平面図ならびに断面図
【図３】従来の固体撮像装置の平面図ならびに断面図
【符号の説明】
１、２１　Ｐウェル
２、２２　フォトダイオード領域
３、２３　埋め込みチャンネル領域
４、２４　フォトダイオード分離領域
５、２５　表面Ｐ＋領域
６、２６　レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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