(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上部における画素セル形成領域の一部に、第１導電型の深いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ａ）と、
前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第２導電型の付加拡散層を形成する工程（ｂ）と、
前記画素セル形成領域の全体に、第２導電型の浅い拡散層を形成する工程（ｃ）と、
前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第２導電型の浅いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ｄ）と、
前記半導体基板における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域の上に絶縁膜を形成する工程（ｅ）と、
前記絶縁膜の上に、転送ゲート電極を形成する工程（ｆ）と、
前記絶縁膜及び前記転送ゲート電極を間に介在させ、前記深いフォトダイオード拡散層及び前記浅いフォトダイオード拡散層の双方と離隔するように、前記画素セル形成領域に浮遊拡散層を形成する工程（ｇ）とを備え、
前記深いフォトダイオード拡散層は、外光の入射によって発生する信号電荷を蓄積し、
前記転送ゲート電極は、前記深いフォトダイオード拡散層から前記浮遊拡散層への前記信号電荷の転送を制御し、
前記付加拡散層及び前記浅い拡散層は、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い、固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）を前記工程（ｅ）の前に実施し、
前記工程（ｂ）を前記工程（ｆ）の後で、前記絶縁膜及び前記転送ゲート電極をマスクとして実施する請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
半導体基板の上部における画素セル形成領域の全体に、第２導電型の付加拡散層を形成する工程（ａ）と、
前記付加拡散層の一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第１導電型の深いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ｂ）と、
前記画素セル形成領域における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域に、第２導電型の浅い拡散層を形成する工程（ｃ）と、
前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第２導電型の浅いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ｄ）と、
前記半導体基板における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域の上に絶縁膜を形成する工程（ｅ）と、
前記絶縁膜の上に、転送ゲート電極を形成する工程（ｆ）と、
前記絶縁膜および前記転送ゲート電極を間に介在させ、前記深いフォトダイオード拡散層及び前記浅いフォトダイオード拡散層の双方と離隔するように、前記画素セル形成領域に浮遊拡散層を形成する工程（ｇ）とを備え、
前記浅い拡散層は、前記画素セル形成領域における前記転送ゲート電極下の領域を含み、
前記深いフォトダイオード拡散層は、外光の入射によって発生する信号電荷を蓄積し、
前記転送ゲート電極は、前記深いフォトダイオード拡散層から前記浮遊拡散層への前記信号電荷の転送を制御し、
前記付加拡散層及び前記浅い拡散層は、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い、固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記転送ゲート電極下の領域の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に前記浅い拡散層より深い第２導電型の深い拡散層を形成する工程（ｈ）を更に備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記転送ゲート電極下の領域の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に、前記浅い拡散層より深く前記深い拡散層より浅い、第１導電型もしくは第２導電型の中間拡散層を形成する工程（ｉ）を更に備えた請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板に対して斜めの方向からのイオン注入により、前記画素セル形成領域に、前記付加拡散層を形成する請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板の垂直方向に対して１０°〜４５°の角度を有する方向からのイオン注入により、前記画素セル形成領域に、前記付加拡散層を形成する請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関し、特に、転送トランジスタとしてＭＯＳトランジスタを有する固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置の１つとして、画素セル（単位セル）に増幅用ＭＯＳトランジスタを有する増幅型固体撮像装置が提案されている。増幅型固体撮像装置は、各画素セルにフォトダイオードと転送トランジスタと増幅用ＭＯＳトランジスタとを備える。フォトダイオードで生成された信号電荷は、転送トランジスタによって増幅用トランジスタに転送され、増幅トランジスタにおいて、信号電荷の電荷量に応じて増幅された所定の電位の画像信号を生成する。これにより、撮像を高感度で行える。
【０００３】
ここで、増幅型固体撮像装置を一例として、従来の固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、従来の固体撮像装置の等価回路を表す概念的な回路図である。図７に示された固体撮像装置は、画像信号を生成するＭ×Ｎ個の画素セル１０をＭ行Ｎ列のマトリックス状に配列させた画素部１と、画素部１からの画像信号の読み出しを行単位で制御する垂直選択回路部２と、垂直選択回路部２で選択された同一行内の各画素セル１０からの画像信号を保持する行信号保持回路部３と、行信号保持回路部３に保持された複数の画像信号の読み出しを制御する水平選択回路部４と、負荷トランジスタ群５を備える。
【０００４】
画素セル１０は、光電変換によって信号電荷を生成し、かつ生成された信号電荷を蓄積するフォトダイオード１１と、フォトダイオード１１に蓄積された信号電荷の転送を制御する転送トランジスタ１２と、転送トランジスタ１２によって転送された信号電荷を増幅して画像信号を生成する増幅トランジスタ１３と、画素セル１０の外部への画像信号の読み出しを制御する選択トランジスタ１４と、転送トランジスタ１２のドレイン及び増幅トランジスタ１３のゲートの電位をリセットするリセットトランジスタ１５とを備える。
【０００５】
転送トランジスタ１２のゲートは、転送信号線２１を介して垂直選択回路部２に接続されている。転送トランジスタ１２は、垂直選択回路部２からの転送制御信号に応じて、フォトダイオード１１で生成された信号電荷を増幅トランジスタ１３のゲートに転送する。
【０００６】
増幅トランジスタ１３のゲートは、転送トランジスタ１２のドレインに接続されている。増幅トランジスタ１３のソースは、選択トランジスタ１４のドレインに接続されている。また、増幅トランジスタ１３のドレインは、ドレイン線２２を介して画素電源（図示せず）に接続されている。増幅トランジスタ１３は、増幅トランジスタ１３のゲートに入力される転送トランジスタ１２からの信号電荷に応じて、所定の電位の画像信号を生成し、生成された画像信号を選択トランジスタ１４に送出する。なお、増幅トランジスタ１３がソースフォロア回路として用いられているために、選択トランジスタ１４のドレインに送出される画像信号は、増幅トランジスタ１３のゲートの電位（信号電荷の電荷量）に応じて異なる増幅率で増幅されている。
【０００７】
選択トランジスタ１４のゲートは、行選択信号線２４を介して、垂直選択回路部２に接続されている。選択トランジスタ１４のソースは、垂直信号線２３を介して、負荷トランジスタ群５と行信号保持回路部３とに接続されている。また、選択トランジスタ１４のドレインは、増幅トランジスタ１３のソースに接続されている。選択トランジスタ１４は、垂直選択回路部２からの行選択信号に応じて、画像信号を垂直信号線２３に送出する。
【０００８】
リセットトランジスタ１５のゲートは、リセット信号線２５を介して垂直選択回路部２に接続されている。リセットトランジスタ１５のソースは、転送トランジスタ１２のドレイン及び増幅トランジスタ１３のゲートの双方に接続されている。また、リセットトランジスタ１５のドレインは、ドレイン線２２を介して画素電源に接続されている。リセットトランジスタ１５は、垂直選択回路部２からのリセット信号に応じて、転送トランジスタ１２のドレイン及び増幅トランジスタ１３のゲートの電位を所定の初期値にリセットする。
【０００９】
ここで、図７に示された従来の固体撮像装置の駆動方法について説明する。図８は、従来の固体撮像装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。なお、図７及び図８を同時に参照しながら説明する。以下においては、第ｉ行目の第ｊ列目に位置する画素セルを「（ｉ，ｊ）画素セル」と略記する。
【００１０】
固体撮像装置の駆動に際して、画素電源はＬレベル（ＯＦＦ状態）から高電位のＨレベル（ＯＮ状態）にされ、駆動中においては、図８に示されたように常にＨレベルを維持する。
【００１１】
全画素セル１０において、転送トランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４及びリセットトランジスタ１５が全てＯＦＦ状態である状況下で、垂直選択回路部２が、第１行目の行選択信号線２４のみに、図８に示されたように第１行選択信号Ｓ１を送出する。これにより、第１行目の各画素セル１０（（１，１）画素セル〜（１，ｎ）画素セル）において、第１行選択信号Ｓ１がＨレベルである期間中は選択トランジスタ１４がＯＮ状態となり、増幅トランジスタ１３と負荷トランジスタ群５とでソースフォロワ回路が構成される。
【００１２】
垂直選択回路部２は、第１行選択信号Ｓ１がＨレベルである期間内に、第１行目のリセット信号線２５のみに、図８に示されたように第１リセット信号Ｓ２を送出する。これにより、第１行目の各画素セル１０において、第１リセット信号Ｓ２がＨレベルである期間中はリセットトランジスタ１５がＯＮ状態となり、転送トランジスタ１２のドレイン及び増幅トランジスタ１３のゲートの電位が所定の初期値にリセットされる。
【００１３】
第１リセット信号によって初期化を行った後に、垂直選択回路部２は、第１行選択信号Ｓ１がＨレベルである期間内に、第１行目の転送信号線２１に、図８に示されたように第１転送信号Ｓ３を送出する。これにより、第１行目の各画素セル１０において、第１転送信号Ｓ３がＨレベルである期間中は転送トランジスタ１２がＯＮ状態となり、信号電荷が増幅トランジスタ１３のゲートに転送される。増幅トランジスタ１３のゲートの電位は信号電荷の電荷量に応じた電位となる。このとき、第１行目の各画素セル１０において、選択トランジスタ１４がＯＮ状態であるために、選択トランジスタ１４及び垂直信号線２３を介して、増幅トランジスタ１３のゲートの電位に応じて増幅された画像信号が、行信号保持部３に送出される。第１行目の各画素セルの画像信号は行信号保持部３に保持される。なお、第１行目の各画素セル１０において、画像信号が送出された後に、第１行選択信号Ｓ１はＬレベルにされ、垂直選択トランジスタ１４がＯＦＦ状態になる。
【００１４】
第１行選択信号Ｓ１がＬレベルになった後に、水平選択回路部４は、列選択信号線２６を介して、図８に示されたように第１列選択信号Ｓ１０を行信号保持部３に送出する。これにより、行信号保持部３に保持されている第１列目の画素セル（（１，１）画素セル）の画像信号が出力信号Ｓ１３の一部として取り出される。引き続き、第１列目の画素セル１０の場合と同様に、水平選択回路部４が、列選択信号（第２列選択信号Ｓ１１〜第Ｎ列選択信号Ｓ１２）を行信号保持部３に順次に送出することによって、第２列目〜第Ｎ列目までの各画素セル（（１，２）画素セル〜（１，Ｎ）画素セル）の画像信号が出力信号Ｓ１３の一部として取り出される。以上の過程を経て、出力信号Ｓ１３において第１行目の各画素セル１０に対応する出力（１行目出力）が、固体撮像装置の外部に送出される。
【００１５】
上記の第１行目の場合と同様にして、図８に示されたように、第２行選択信号Ｓ４、第２リセット信号Ｓ５、第２転送信号Ｓ６、第１列選択信号Ｓ１０〜第Ｎ列選択信号Ｓ１２に応じて、第２行目の全ての画素セル１０に対応する画像信号を出力信号Ｓ１３の一部（２行目出力）として取り出す。以降、同様にして、第３行目から第Ｍ−１行目までに含まれる全ての画素セルに対応する画像信号を出力する。最後に、図８に示されたように、第Ｍ行選択信号Ｓ４、第Ｍリセット信号Ｓ５、第Ｍ転送信号Ｓ６、第１列選択信号Ｓ１０〜第Ｎ列選択信号Ｓ１２に応じて、第Ｍ行目の全ての画素セル１０に対応する画像信号を出力信号Ｓ１３の一部（Ｍ行目出力）として取り出す。これにより、１枚の画像（静止画像）の撮像が完了する。なお、動画の場合には、複数の画像の撮像を連続的に行う。
【００１６】
フォトダイオード１１に蓄積された信号電荷の読み出しにおいては、信号電荷の完全転送が行われることが好ましい。「完全転送」とは、フォトダイオード１１から全ての信号電荷が転送され、転送後においてフォトダイオード１１に残留する信号電荷が０個となることを意味する。画素電源の駆動電圧が１０Ｖ（ボルト）を越えて大きな場合には、実質的に完全転送を実現できる。しかし、近年、転送トランジスタ１２等のＭＯＳトランジスタの微細化が進み、その微細化に伴って駆動電圧が減少してきた。実際、駆動電圧は２．５Ｖ程度まで減少しており、このように駆動電圧が小さい場合には完全転送が困難となる。
【００１７】
以下に、駆動電圧が減少するにつれて、完全転送が困難になる理由について説明する。図９は、従来の固体撮像装置の転送トランジスタ近傍の構造例を表す模式的な断面図である。
【００１８】
図９に示されたように、ｐ型半導体基板１００上には、ゲート絶縁膜１０５を介して転送トランジスタ１２（図７参照）のゲート（以下、「転送ゲート電極」と称する）１０６が形成されており、また、ゲート絶縁膜１０７を介してリセットトランジスタ１５（図７参照）のゲート（以下、「リセットゲート電極」と称する）１０８が形成されている。
【００１９】
ｐ型半導体基板１００には、ｎ型不純物を含有する深いフォトダイオード拡散層１０２と、深いフォトダイオード拡散層１０２よりも浅く、ｐ型不純物を含有する浅いフォトダイオード拡散層１０３とが形成されている。深いフォトダイオード拡散層１０３の導電型はｎ型であり、浅いフォトダイオード拡散層１０３の導電型はｐ型である。ここで、拡散層とは、ｐ型不純物又はｎ型不純物を含有する領域を意味する。また、拡散層の導電型とは、特定の機能を発現させるための主要部の導電型を意味することとする。なお、厳密には、拡散層において、導電型の異なる他の拡散層とオーバーラップしている部分やそのオーバーラップしている部分の境界近傍では、導電型が異なる場合がある。
【００２０】
ｐ型半導体基板１００と深いフォトダイオード拡散層１０２と浅いフォトダイオード拡散層１０３とによって、埋め込み型のｐｎｐ−フォトダイオード１１（図７参照）が構成されている。具体的には、ｐ型半導体基板１００と深いフォトダイオード拡散層１０２との境界近傍においてｐｎ接合界面が形成されている。また、深いフォトダイオード拡散層１０２と浅いフォトダイオード拡散層１０３との境界近傍にｐｎ接合界面が形成されている。
【００２１】
浅いフォトダイオード拡散層１０３の転送ゲート電極１０６側の端（図９における浅いフォトダイオード拡散層１０３の右端）は、転送ゲート電極１０６から離れるように、深いフォトダイオード拡散層１０２の右端よりも左側に位置している。なお、深いフォトダイオード拡散層１０２は、ｐｎｐ−フォトダイオードの一部だけでなく、転送トランジスタのドレインでもある。
【００２２】
ｐ型半導体基板１００において転送ゲート電極１０６下の領域には、転送トランジスタの閾値電圧（チャネル電位）を制御する閾値拡散層４０４が形成されている。閾値拡散層４０４の導電型はｐ型である。なお、図９に示された閾値拡散層４０４は、閾値電圧と共にパンチスルーを抑制するために、深い領域にまで形成されている。
【００２３】
固体撮像装置の製造工程には、深いフォトダイオード拡散層１０２や閾値拡散層４０４等の各拡散層に注入された不純物を活性化させるための熱処理等、半導体基板を加熱する工程が含まれている。これらの加熱工程を経ることによって不純物が拡散し、各拡散層の形成領域は拡大する。
【００２４】
ｐ型半導体基板１００において転送ゲート電極１０６とリセットゲート電極１０８との間の領域には、浮遊拡散層１０９が形成されている。浮遊拡散層１０９の導電型はｐ型である。浮遊拡散層１０９は、転送トランジスタのドレイン、リセットトランジスタのソース及びそれらと増幅トランジスタ１３（図７参照）のゲートとを接続する配線を構成する。
【００２５】
また、ｐ型半導体基板１００においてリセットゲート電極１０８が形成された領域に隣接する領域には、画素電源（図示せず）の駆動電圧が印加される電源拡散層１１０が形成されている。電源拡散層１１０の導電型はｐ型である。電源拡散層１１０は、リセットトランジスタのドレイン、増幅トランジスタのドレイン及びそれらと画素電源とを接続する配線を構成する。
【００２６】
電源拡散層１１０に駆動電圧が印加されており、転送トランジスタがＯＦＦ状態である状況下で、リセットゲート電極１０８に所定の電圧を印加してリセットトランジスタをＯＮ状態にすると、浮遊拡散層１０９が、駆動電圧と実質的に同一の電圧にリセットされる。その後、リセットトランジスタをＯＦＦ状態にして浮遊拡散層１０９を電気的に浮遊した状態にする。その後、転送ゲート電極１０６に所定の電圧を印加して転送トランジスタをＯＮ状態にすると、深いフォトダイオード拡散層１０２に蓄積されている信号電荷が浮遊拡散層１０９に転送され、浮遊拡散層１０９の電位が信号電荷に応じた信号電位となる。その後、転送トランジスタをＯＦＦ状態にすることによって、深いフォトダイオード拡散層１０２から浮遊拡散層１０９への信号電荷の転送が完了する。
【００２７】
図９における破線矢印は、信号電荷の主転送経路及び信号電荷の転送方向を表している。「主転送経路」とは、信号電荷の転送経路のうち信号電荷が主に経由する経路を意味し、転送の際に信号電荷が通過する範囲内において、半導体基板の垂直方向の電位分布における最も電位の高い部位を、水平方向に沿って連ねた経路を意味する。また、「転送方向」とは、転送ゲート電極１０６下の近傍において、信号電荷が移動する方向を意味する。
【００２８】
ここで、信号電荷の転送開始直後における信号電荷の主転送経路に沿った電位分布について説明する。図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の固体撮像装置の信号電荷の転送における主転送経路に沿った電位分布の一例を説明するための説明図である。図１０（Ａ）は、駆動電圧が高電圧（例えば、１０Ｖ）である場合を表し、図１０（Ｂ）は、駆動電圧が低電圧（例えば、２．８Ｖ〜３．３Ｖ）である場合を表している。なお、以下においては、主転送経路に沿った電位分布を、単に、電位分布と略記する。
【００２９】
図１０（Ａ）に示されたように、電位分布は、画素電源の駆動電圧（電源拡散層への印加電圧）を１０Ｖ以上とした場合には、深いフォトダイオード拡散層１０２側から閾値拡散層４０４側に向かって単調に減少する分布を示す。なお、単調に減少するとは、増加する部分がないことを意味し、変化しない部分があってもよいことを意味することとする。
【００３０】
しかし、駆動電圧を５Ｖ程度まで減少させた場合には、深いフォトダイオード拡散層１０２側から閾値拡散層４０４側に向かって単調に減少する分布を示さなくなる。さらに、駆動電圧を２．８Ｖ〜３．３Ｖ程度まで減少させた場合には、図１０（Ｂ）に示されたように、３つの凹凸を有する分布を示すことが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、駆動電圧が２．８Ｖ未満であれば、３つの凹凸間の落差が更に大きくなる。電位分布が凹凸を有する分布であれば、信号電荷の転送中においてトラップされ易くなる。なお、図１０（Ｂ）においては、電位分布の特徴を明確にするために、凹部を角張った井戸状に表し、凸部を角張った壁状に表したが、実際には電位分布は滑らかな曲面で表される。
【００３１】
以上、説明したように、電源電圧が減少するに伴って、トラップされる信号電荷が増加するために、完全転送が困難となる。以下において、電位分布における深部側の凹部を「深部側の電位ポケット」と称し、表面側の凹部を「表面側の電位ポケット」と称し、深部側の電位ポケットと表面側の電位ポケットとの間の凸部を「電位バリア」と称する。
【００３２】
一般的な構造の固体撮像装置では、図９に示されたように、深部側の電位ポケットが形成される部位Ａは、深いフォトダイオード拡散層１０２の内部における閾値拡散層４０４の境界近傍であって、ｐ型半導体基板１００の表面から約０．７μｍの深さに位置する。また、表面側の電位ポケットが形成される部位Ｃは、深いフォトダイオード拡散層１０２とｐ型の閾値拡散層４０４とによって形成されるｐｎ接合界面の近傍であって、ｐ型半導体基板１００の表面から約０．２μｍの深さに位置する。また、電位バリアが形成される部位Ｂは、部位Ａと部位Ｃとの間の領域であって、ｐ型半導体基板１００の表面から約０．４μｍの深さに位置する。
【００３３】
そこで、近年、主転送経路に沿った電位分布を制御することによって、駆動電圧が低くても完全転送を行える固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、主転送経路に沿った電位分布を制御する方法について説明する。図１１は、従来の固体撮像装置における転送トランジスタ近傍の構造の他の一例を表す模式的な断面図である。また、図１２は、従来の固体撮像装置の信号電荷の転送における主転送経路に沿った電位分布の他の一例を説明するための説明図である。
【００３４】
図１１に示されたように、図９に示された閾値拡散層４０４に相当する拡散層を、互いに深さが異なる３層の拡散層（深い拡散層４１４、中間拡散層４２４及び浅い拡散層４３４）からなる３層構造としている。深い拡散層４１４、中間拡散層４２４及び浅い拡散層４３４は、それぞれ、深部側の電位ポケットの形成される可能性がある部位Ａ、電位バリアの形成される可能性がある部位Ｂ及び表面側の電位ポケットの形成される可能性がある部位Ｃの深さに合わせて形成されている。
【００３５】
深い拡散層４１４を形成するためのｐ型不純物（深い拡散層用のｐ型不純物）の濃度は、深部側の電位ポケットを発生させないように調整されている。部位Ａの近傍において、深い拡散層用のｐ型不純物の濃度を、従来の閾値拡散層４０４（図９参照）を形成するためのｐ型不純物（閾値拡散層用のｐ型不純物）の濃度よりも増加させれば、深部側の電位ポケットの底の電位が高くなる。したがって、深い拡散層用のｐ型不純物の濃度分布を適正に制御することによって、図１２に示されたように、部位Ａの近傍における深部側の電位ポケットの発生を抑制できる。
【００３６】
中間拡散層４２４を形成するためのｐ型不純物（中間拡散層用のｐ型不純物）又はｎ型不純物（中間拡散層用のｎ型不純物）の濃度は、電位バリアを発生させないように調整されている。部位Ｂの近傍において、中間拡散層用のｐ型不純物の濃度を従来の閾値拡散層用のｐ型不純物の濃度よりも実質的に減少させれば、電位バリアの頂上の電位が低くなる。したがって、中間拡散層の不純物の濃度分布を適正に制御することによって、図１２に示されたように、部位Ｂの近傍における電位バリアの発生を抑制できる。ここで、部位Ｂの近傍において、ｐ型不純物の濃度を実質的に減少させるとは、正孔キャリアの濃度が減少すればよいことを意味し、ｐ型不純物の濃度を減少させてもよいし、ｎ型不純物の濃度を増加させてもよい。
【００３７】
また、浅い拡散層４３４を形成するためのｐ型不純物（浅い拡散層用の不純物）の濃度は、表面側の電位ポケットを発生させないように調整されている。深い拡散層４１４の場合と同様に、浅い拡散層用のｐ型不純物の濃度分布を適正に制御することによって、図１２に示されたように、部位Ｃの近傍における表面側の電位ポケットの発生を抑制できる。
【００３８】
上記のように、深部側の電位ポケット、電位バリア及び表面側の電位ポケットの発生を抑制することによって、深いフォトダイオード拡散層１０２側から浅い拡散層４３４側に向かって、電位分布を単調に減少させることができる。これにより、信号電荷の完全転送を実現できる。
【００３９】
ところで、固体撮像装置の撮像性能を向上させるため、暗電流を低減する技術が一般的に知られている。以下に、暗電流が低減された固体撮像装置について説明する。図１３は、従来の固体撮像装置における転送トランジスタ近傍の他の構造例を部分的に表す模式的な断面図である。図１３に示された固体撮像装置は、ｎ型の深いフォトダイオード拡散層１０２を覆うようにｐ型半導体基板１００の表面側に形成されたｐ型の表面ボロン層４１３を更に備えている。このような構成とすることで、暗電流が低減する。また、通常、ｎ型の深いフォトダイオード拡散層１０２を形成するためのマスクは、ｐ型の表面ボロン層４１３を形成するためのマスクとしても用いられる。そのため、図１３に示されたように、ｎ型の深いフォトダイオード拡散層１０２とｐ型の表面ボロン層４１３とは、実質的に同一の領域に深さを異ならせて形成される。
【００４０】
また、フォトダイオードの感度を向上させ、低電圧での完全転送を実現する固体撮像装置は、例えば、特許文献２にも開示されている。この従来の固体撮像装置では、半導体基板において浮遊拡散層の下からｎ型の深いフォトダイオード拡散層下までの範囲内の領域に形成されたｐ型の拡散層を更に備えている。この従来の固体撮像装置では、ｎ型の深いフォトダイオード拡散層の深い部分で発生した信号電荷の転送効率を向上させることによって、フォトダイオードの感度を向上させ、かつ低電圧での転送効率を向上させる。
【特許文献１】特開２００４−２５３７３７号公報
【特許文献２】特開２００１−５３２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４１】
上述の特許文献１に開示された浅い拡散層を有する固体撮像装置に、付加拡散層（上記のｐ型表面ボロン層に相当）を更に形成すると、製品ごとに電位ポケットの発生の抑制にばらつきが生じるという問題があった。
【００４２】
これは、付加拡散層を形成するためのボロン注入により、浅い拡散層の一部にまでボロン注入が行われることが原因である。これは、付加拡散層を形成する際のマスクと、浅い拡散層を形成する際のマスクとの位置ずれにより生じる。具体的には、付加拡散層と浅い拡散層との間に、それらが重なる領域が形成される。それにより、付加拡散層と浅い拡散層との間に、これらよりも不純物濃度が高い領域が生じてしまう。この不純物濃度が高い領域により、表面側の電位バリアが生じる。したがって、マスクの位置ずれ等の作製誤差等により、表面側の電位ポケットの発生・非発生は、大きなばらつきを生じる。これは、製造マージンが極めて小さく、量産性に適さないことを意味している。
【００４３】
また、上記の特許文献２に開示された固体撮像装置は、深いフォトダイオード拡散層の深い部分で発生した信号電荷を発生部から深いフォトダイオード拡散層の表面側まで転送する際の転送効率は向上できる。しかし、上記の特許文献２に開示された固体撮像装置は、上記の特許文献１に記載されている表面側の電位ポケットの発生を抑制することはできない。
【００４４】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、フォトダイオードにおける暗電流が生じにくく、かつ主転送経路に沿った信号電荷の転送効率が高い上に、転送効率が作製誤差等に依存しない固体撮像装置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】
【００４５】
本発明に係る固体撮像装置の第１の製造方法は、半導体基板の上部における画素セル形成領域の一部に、第１導電型の深いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ａ）と、前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第２導電型の付加拡散層を形成する工程（ｂ）と、前記画素セル形成領域の全体に、第２導電型の浅い拡散層を形成する工程（ｃ）と、前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第２導電型の浅いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ｄ）と、前記半導体基板における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域の上に絶縁膜を形成する工程（ｅ）と、前記絶縁膜の上に、転送ゲート電極を形成する工程（ｆ）と、前記絶縁膜及び前記転送ゲート電極を間に介在させ、前記深いフォトダイオード拡散層及び前記浅いフォトダイオード拡散層の双方と離隔するように、前記画素セル形成領域に浮遊拡散層を形成する工程（ｇ）とを備え、前記深いフォトダイオード拡散層は、外光の入射によって発生する信号電荷を蓄積し、前記転送ゲート電極は、前記深いフォトダイオード拡散層から前記浮遊拡散層への前記信号電荷の転送を制御し、前記付加拡散層及び前記浅い拡散層は、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い。なお、以下において、この方法によって得られた固体撮像装置を「第１の固体撮像装置」とも称する。
【００４６】
また、本発明に係る固体撮像装置の第２の製造方法は、半導体基板の上部における画素セル形成領域の全体に、第２導電型の付加拡散層を形成する工程（ａ）と、前記付加拡散層の一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第１導電型の深いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ｂ）と、前記画素セル形成領域における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域に、第２導電型の浅い拡散層を形成する工程（ｃ）と、前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の一部を含むように、前記画素セル形成領域に、第２導電型の浅いフォトダイオード拡散層を形成する工程（ｄ）と、前記半導体基板における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域の上に絶縁膜を形成する工程（ｅ）と、前記絶縁膜の上に、転送ゲート電極を形成する工程（ｆ）と、前記絶縁膜および前記転送ゲート電極を間に介在させ、前記深いフォトダイオード拡散層及び前記浅いフォトダイオード拡散層の双方と離隔するように、前記画素セル形成領域に浮遊拡散層を形成する工程（ｇ）とを備え、前記浅い拡散層は、前記画素セル形成領域における前記転送ゲート電極下の領域を含み、前記深いフォトダイオード拡散層は、外光の入射によって発生する信号電荷を蓄積し、前記転送ゲート電極は、前記深いフォトダイオード拡散層から前記浮遊拡散層への前記信号電荷の転送を制御し、前記付加拡散層及び前記浅い拡散層は、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い。なお、以下において、この方法によって得られた固体撮像装置を「第２の固体撮像装置」とも称する。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、フォトダイオードにおける暗電流が生じにくく、かつ主転送経路に沿った信号電荷の転送効率が高い上に、転送効率が作製誤差等に依存しない固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明に係る固体撮像装置の第１の製造方法によって得られる第１の固体撮像装置は、前記深いフォトダイオード拡散層の表面側の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に形成され、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い第２導電型の付加拡散層と、前記画素セル形成領域の全体に形成され、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い第２導電型の浅い拡散層とを備えている。それにより、付加拡散層と浅い拡散層との境界付近において、これらよりも不純物濃度の高い領域が形成されることがない。つまり、付加拡散層と浅い拡散層とは隣接していて、それらの不純物の濃度は、場所によらず一定である。したがって、電位バリアが生じることがなく、付加拡散層が形成されていることから、暗電流が生じることもない。なお、この場合は、付加拡散層の方が、浅い拡散層に比べて不純物濃度が高くなる。
【００５０】
また、本発明に係る固体撮像装置の第２の製造方法によって得られる第２の固体撮像装置は、前記画素セル形成領域における前記深いフォトダイオード拡散層に隣接する領域に形成され、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い第２導電型の浅い拡散層と、半導体基板の上部における画素セル形成領域の全体に形成され、前記浅いフォトダイオード拡散層より浅い第２導電型の付加拡散層とを備えている。それにより、付加拡散層と浅い拡散層との境界付近において、これらよりも不純物濃度の高い領域が形成されることがない。つまり、付加拡散層と浅い拡散層とは隣接していて、それらの不純物の濃度は、場所によらず一定である。したがって、電位バリアが生じることがなく、付加拡散層が形成されていることから、暗電流が生じることもない。なお、この場合は、浅い拡散層の方が、付加拡散層に比べて不純物濃度が高くなる。
【００５１】
また、本発明の第１および第２の固体撮像装置は、ＭＯＳ型固体撮像装置であってもよいし、ＣＣＤ型固体撮像装置であってもよい。なお、本発明に係る固体撮像装置は、浅い拡散層及び付加拡散層以外については公知のいかなる固体撮像装置の構成と同一であってもよい。
【００５２】
なお、半導体基板に形成される各拡散層は、マスクの開口を通して半導体基板の表面から所定の深さまでの範囲に所定の不純物を注入することによって形成される。なお、拡散層において、不純物は、深さ方向（垂直方向）に対して、半導体基板の種類や不純物の種類及び注入エネルギーや注入量（ドーズ量）等に応じた所定の濃度分布で分布する。本明細書において、半導体基板に形成される各拡散層は、各拡散層を形成するために注入される不純物の濃度が１０15ｃｍ-3以上である部分を意味する。各拡散層の境界は、ＳＩＭＳ等による濃度プロファイルの測定に基づいて決定することができる。
【００５３】
また、後述する「第１導電型不純物」とは、半導体基板の内部においてｎ型不純物（ドナーとして機能する元素）又はｐ型不純物（アクセプタとして機能する元素）を意味する。また、後述する「第２導電型不純物」とは、第１導電型不純物がｎ型不純物である場合にはｐ型不純物を意味し、第１導電型不純物がｐ型不純物である場合にはｎ型不純物を意味する。後述する第１の第２導電型不純物、第２の第２導電型不純物及び第３の第２導電型不純物は、全て同一種類の元素であってもよいし、少なくとも１つが他と異なる種類の元素であってもよい。
【００５４】
半導体基板の内部の任意の部位における導電型は、その部位に含まれるｐ型不純物の濃度とｎ型不純物の濃度とによって決まる。以下においては、ｐ型不純物による空孔キャリア濃度がｎ型不純物による電子キャリアの濃度よりも高い領域の導電型をｐ型と称し、逆の場合をｎ型と称する。
【００５５】
ｐ型拡散領域にｎ型不純物を注入して深いフォトダイオード拡散層を形成する場合には、半導体基板として、ｐ型半導体基板、ｐ型ウェルの形成されたｎ型半導体基板又はｐ型ウェルの形成された真性半導体基板を用いることができる。逆の場合には、半導体基板として、ｎ型半導体基板、ｎ型ウェルの形成されたｐ型半導体基板又はｎ型ウェルの形成された真性半導体基板を用いることができる。
【００５６】
また、固体撮像装置の第１および第２の製造方法は、好ましくは、前記転送ゲート電極下の領域の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に前記浅い拡散層より深い第２導電型の深い拡散層を形成する工程（ｈ）を更に備えている。それにより、転送トランジスタにおけるパンチスルーを低減できる。
【００５７】
また、固体撮像装置の第１および第２の製造方法は、好ましくは、前記転送ゲート電極下の領域の少なくとも一部を含むように、前記画素セル形成領域に、前記浅い拡散層より深く前記深い拡散層より浅い、第１導電型もしくは第２導電型の中間拡散層を形成する工程（ｉ）を更に備えている。それにより、深い拡散層を形成したことで、発生し易くなった電位バリアを抑制又はその高さを低くすることができる。
【００５８】
また、本発明の固体撮像装置の第１の製造方法において、好ましくは、前記半導体基板に対して斜めの方向からのイオン注入により、前記画素セル形成領域に、前記付加拡散層を形成する。それにより、前記付加拡散層を形成する際の前記第２導電型の不純物の入り込み量が一定になるため、前記付加拡散層を所定の深さとなるよう高精度で作製することができる。
【００５９】
また、本発明の固体撮像装置の第１の製造方法において、好ましくは、前記半導体基板の垂直方向に対して１０°〜４５°の角度を有する方向からのイオン注入により、前記画素セル形成領域に、前記付加拡散層を形成する。それにより、前記付加拡散層を形成する際の第２導電型の不純物の入り込み量が一定になるため、前記付加拡散層を所定の深さとなるよう高精度で作製することができる。
【００６０】
以下、本発明に係る固体撮像装置及びその製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
実施の形態１では、本発明に係る第１の固体撮像装置について説明する。第１の固体撮像装置において、各画素セルにおける浅い拡散層及び付加拡散層以外については公知のいかなる固体撮像装置の構成と同一であってもよい。第１の固体撮像装置の等価回路は、図７に示された回路と同一である。図１は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例を部分的に表す模式的な断面図である。なお、従来と実質的に同一の機能を有する部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１に示されたように、実施の形態１の固体撮像装置は、ｐ型半導体基板（半導体基板）１００と、ｎ型不純物（第１の第１導電型不純物）を有する深いフォトダイオード拡散層１０２と、ｐ型不純物（第１の第２導電型不純物）を有する浅いフォトダイオード拡散層１０３と、ｎ型不純物を有する浮遊拡散層１０９と、ゲート絶縁膜（絶縁膜）１０５と、転送ゲート電極１０６とを有する。
【００６３】
ｐ型半導体基板１００と深いフォトダイオード拡散層１０２と浅いフォトダイオード拡散層１０３とによって、埋め込み型のｐｎｐ−フォトダイオード１１（図７参照）が構成されている。
【００６４】
ｐ型半導体基板１００には、深いフォトダイオード拡散層１０２の表面側の少なくとも一部を含むように、ｐ型不純物（第２の第２導電型不純物）を有する付加拡散層１１３が更に形成されている。また、ｐ型半導体基板１００には、その表面において転送ゲート電極１０６下の領域及び付加拡散層１１３を含むように、ｐ型不純物（第３の第２導電型不純物）を有する浅い拡散層１３４が更に形成されている。浅い拡散層１３４及び付加拡散層１１３の双方は、浅いフォトダイオード拡散層１０３よりも浅い。図１には、付加拡散層１１３が浅い拡散層１３４よりも浅い場合が例示されているが、浅い拡散層１３４が付加拡散層１１３よりも浅くてもよい。また、浅い拡散層１３４のｐ型不純物の濃度分布及び付加拡散層１１３のｐ型不純物の濃度分布は、表面側の電位ポケットを発生させないように制御されていることが好ましい。これにより、信号電荷の転送効率が向上する。
【００６５】
浅い拡散層１３４と付加拡散層１１３とは、どちらもｐ型不純物を含んでいるため、これらが重なっている領域の不純物濃度は、浅い拡散層１３４の不純物含有量及び付加拡散層１１３の不純物含有量により決まる。したがって、浅い拡散層１３４において、付加拡散層１１３が形成された領域と、付加拡散層１１３が形成されていない領域とでは、不純物濃度が異なる。そのため、浅い拡散層１３４の表面側における水平方向の不純物濃度は、転送ゲート電極１０６下の領域周辺において、付加拡散層１１３が形成された領域の端を境界として、異なる値となる。したがって、従来の固体撮像装置のように、付加拡散層と浅い拡散層との間にこれらよりも不純物の濃度が高い領域が生じることがなく、電位バリアが生じることがない。また、図１に示されたように、浅い拡散層１３４は、素子分離膜１０１で囲まれた領域の全面に形成されていることが好ましい。
【００６６】
図１には、付加拡散層１１３の右端の位置と深いフォトダイオード拡散層１０２の右端の位置とが実質的に同一の場合が例示されている。ここで、それらの位置が実質的に同一とは、意図的にはそれらの位置を異ならせないことを意味し、それらの位置が作製誤差や拡散誤差等によって厳密には同一でない場合を含むことを意味する。なお、作製誤差とは、付加拡散層用のｐ型不純物を注入する際のレジストマスクと深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物を注入する際のレジストマスクとの位置合わせの誤差を意味し、拡散誤差とは、注入された不純物の種類によって熱処理における拡散速度が異なることに起因する拡散幅の誤差を意味する。
【００６７】
実施の形態１の固体撮像装置は、付加拡散層１１３が形成されていることで、暗電流が低減される。良好に暗電流を低減させるためには、付加拡散層１１３は、図１に示されたように、実質的に、深いフォトダイオード拡散層１０２の表面側の全領域のみに形成されていることが好ましい。また、後述の製造工程において、深いフォトダイオード拡散層１０２及び付加拡散層１１３を形成するためのレジストマスクを兼用することができ、製造工程を簡素化できるという効果も奏する。また、良好に暗電流を低減させるためには、付加拡散層用のｐ型不純物はホウ素であることが好ましい。
【００６８】
また、図１に示されたように、深い拡散層１１４が、転送ゲート電極１０６下の領域の少なくとも一部を含むようにｐ型半導体基板１００に形成されていることが好ましい。深い拡散層１１４は、深い拡散層用のｐ型不純物（第４の第２導電型不純物）を含有し、浅い拡散層１３４よりも深く形成されている。深い拡散層１１４の導電型はｐ型である。深い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御することによって、転送トランジスタにおけるパンチスルーを低減できる。
【００６９】
深い拡散層１１４を形成した場合には電位バリアが発生し易くなるが、中間拡散層１２４を設けることで、電位バリアの発生を抑制する又はその高さを低くすることができる。中間拡散層１２４は、具体的には、図１に示されたように、転送ゲート電極１０６下の領域の少なくとも一部を含むようにｐ型半導体基板１１０に形成されていることが好ましい。中間拡散層１２４は、浅い拡散層１３４よりも深く、深い拡散層１１４よりも浅く形成されていて、中間拡散層用のｐ型不純物（第５の第２導電型不純物）又は中間拡散層用のｎ型不純物（第２の第１導電型不純物）を含有している。深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物の垂直濃度分布と深い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布とを考慮して、中間拡散層用の不純物を適正に選択すればよい。中間拡散層１２４の不純物の濃度分布を適正に制御することによって、電位バリアの発生を抑制できる。なお、中間拡散層１２４は、中間拡散層用のｐ型不純物又は中間拡散層用のｎ型不純物を含有していて、いずれの場合も、アクセプタ濃度からドナー濃度を引き算した結果としての導電型はｐ型である。
【００７０】
また、中間拡散層１２４における不純物の垂直濃度分布を制御することによって、電位バリアの発生を抑制する又はその高さを低くすることができる。
【００７１】
なお、深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４は本発明の必須構成要素ではない。しかし、信号電荷の完全転送を実現するためには、深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４の双方、又は、深い拡散層１１４のみを形成することが好ましい。また、それでも電位ポケットの発生を抑制することができない場合は、深い拡散層１１４よりも更に深い拡散層を形成してもよい。
【００７２】
また、ｐ型半導体基板１００の表面において、深い拡散層１１４の右端及び左端の位置は、図１に示されたように、それぞれ、中間拡散層１２４の右端及び左端の位置と実質的に同一であることが好ましい。この場合、後述の製造工程において、深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４を形成するためのレジストマスクを兼用することができ、製造工程を簡素化できるという効果も奏する。
【００７３】
なお、ｐ型半導体基板１００において、深い電位ポケットの発生する可能性がある部位（以下においては、「深い電位ポケット部位」と略記する）の位置と電位バリアが発生する可能性がある部位（以下においては、「電位バリア部位」と略記する）の位置は、垂直方向ばかりでなく、水平方向にもずれている。したがって、深い電位ポケット部位の位置と電位バリア部位の位置との水平方向の位置ずれが大きい場合には、深い拡散層１１４の左端の位置と中間拡散層１２４の左端の位置とを同一にしない方が好ましい場合もある。
【００７４】
なお、ｐ型半導体基板１００の表面において、深い拡散層１１４の右端の位置は、図１に示されたように、浮遊拡散層１０９の左端の位置よりも右側であることが好ましい。これにより、転送トランジスタのパンチスルーが良好に低減する。また、上記の特許文献２に記載されているように、深いフォトダイオード拡散層１０２の深い部分で発生した信号電荷の転送効率が向上し、深いフォトダイオード拡散層１０２の感度が向上する。
【００７５】
このように、実施の形態１の固体撮像装置は、暗電流が生じにくく、かつ主転送経路に沿った信号電荷の転送効率が高い。したがって、撮像画像の品位が高い。また、作製誤差等による転送効率のばらつきが生じにくいため、量産性に適している。
【００７６】
なお、実施の形態１の固体撮像装置は、暗電流の低減に寄与する深いフォトダイオード拡散層１０２の表面近傍に位置する付加拡散層１１３のｐ型不純物の濃度を、閾値電圧の調整に寄与するゲート電極１０６下の表面近傍に位置する浅い拡散層１３４のｐ型不純物の濃度よりも高濃度にしたい場合に好ましい構造である。
【００７７】
ここで、図１に示された実施の形態１の固体撮像装置の製造方法について説明する。図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための模式的な工程別断面図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）には、１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例が部分的に表されている。
【００７８】
まず、図２（Ａ）に示されたように、ｐ型半導体基板１００に素子分離膜１０１を形成する。素子分離膜１０１を形成した後に、レジストマスク１４１を形成する。レジストマスク１４１の開口を通して、ｐ型半導体基板１００に深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物をイオン注入する。これにより、深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、深いフォトダイオード拡散層１０２が形成される。引き続き、ｐ型半導体基板１００に、レジストマスク１４１の開口を通して、付加拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、付加拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、付加拡散層１１３が形成される。深いフォトダイオード拡散層１０２及び付加拡散層１１３を形成した後に、レジストマスク１４１を除去する。
【００７９】
次に、図２（Ｂ）に示されたように、レジストマスク１４２を形成する。レジストマスク１４２を形成した後に、レジストマスク１４２の開口を通して、ｐ型半導体基板１００に深い拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、深い拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、深い拡散層１１４が形成される。引き続き、ｐ型半導体基板１００に、レジストマスク１４２の開口を通して、中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物をイオン注入する。これにより、中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、中間拡散層１２４が形成される。深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４を形成した後に、レジストマスク１４２を除去する。
【００８０】
次に、画素セルの形成領域の全体を開口とするレジストマスク（図示せず）を形成する。レジストマスクを形成した後に、ｐ型半導体基板１００に、レジストマスクの開口を通して、浅い拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、浅い拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入されて、図２（Ｃ）に示されたように、浅い拡散層１３４が形成される。浅い拡散層１３４を形成した後に、レジストマスクを除去する。浅い拡散層１３４を形成するためのイオン注入時に、付加拡散層１１３にも、浅い拡散層用のｐ型不純物がイオン注入される。それにより、付加拡散層１１３の濃度分布が変化する。すなわち、付加拡散層１１３の最終的な濃度分布は浅い拡散層１３４形成時に決定される。したがって、図２（Ｂ）に示された製造工程においては、図２（Ｃ）の製造工程におけるイオン注入を考慮して、付加拡散層１１３の不純物濃度分布を調整する。実施の形態１の固体撮像装置では、付加拡散層１１３の濃度が、浅い拡散層１３４の濃度よりも高い。
【００８１】
前述のように、作製誤差等により付加拡散層１１３の形成位置がずれれば、付加拡散層１１３と浅い拡散層１３４との境界位置にずれが生じる。しかし、作製誤差等により、付加拡散層１１３と浅い拡散層１３４との境界付近における濃度分布がばらつくことはない。つまり、付加拡散層１１３の不純物濃度は、いずれの個所においても浅い拡散層１３４の不純物濃度よりも高くなる。そのため、電位バリアが生じることはなく、実施の形態１の固体撮像装置の動作に問題が生じることがない。なお、作製誤差等により生じる、付加拡散層１１３と浅い拡散層１３４との境界位置のずれは、実施の形態１の固体撮像装置の動作において問題にはならない程度のものである。
【００８２】
なお、浅い拡散層用及び付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は、それぞれ暗電流が低減しかつ転送トランジスタの閾値電圧が所望の範囲内の値となるよるにする。また、これらの濃度分布は、主転送経路に沿った電位分布における表面側の電位バリアが発生しない又は表面側の電位バリアの高さが低くなるように最適化すればよい。
【００８３】
暗電流は、浅い拡散層用のｐ型不純物の濃度分布を考慮して主に付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御することによって調整される。なお、付加拡散層１１３には、付加拡散層用のｐ型不純物や浅い拡散層用のｐ型不純物ばかりではなく、付加拡散層１１３と重なる他の拡散層用の不純物も含まれる。そこで、他の拡散層用の不純物の垂直濃度分布をも考慮して、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御すればよい。具体的には、図１に示された構成の場合、浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布のみを考慮して、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御するのではない。他に、深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物の垂直濃度分布や浅いフォトダイオード拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布をも考慮して、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御する。
【００８４】
一方、転送トランジスタの閾値電圧は、主に浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御することによって調整される。なお、転送ゲート電極１０６下において浅い拡散層１３４と重なる他の拡散層が形成される場合、浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は、他の拡散層用の不純物の垂直濃度分布をも考慮して制御される。例えば、図１に示された構成の場合、浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布、深い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布及び中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物の垂直濃度分布等を考慮して制御される。
【００８５】
次に、ｐ型半導体基板１００にレジストマスク（図示せず）を形成して、浅いフォトダイオード拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。図２（Ｄ）に示されたように、浅いフォトダイオード拡散層１０３を形成し、レジストマスクは除去する。浅いフォトダイオード拡散層１０３を形成した後に、ゲート絶縁膜１０５、転送ゲート電極１０６、ゲート絶縁膜１０７及びリセットゲート電極１０８を形成する。なお、転送ゲート電極１０６及びリセットゲート電極１０８と同時に、増幅トランジスタのゲート電極（図示せず）や選択トランジスタのゲート電極（図示せず）等も形成すればよい。転送ゲート電極１０６及びリセットゲート電極１０８を形成した後に、レジストマスク（図示せず）を形成する。形成されたレジストマスクの開口を通して、ｎ型不純物をイオン注入し、浮遊拡散層１０９及び電源拡散層１１０を一括して形成する。なお、浮遊拡散層１０９及び電源拡散層１１０の形成において、転送ゲート電極１０６又はリセットゲート電極１０８をマスクの一部として用いる。それにより、浮遊拡散層１０９における転送ゲート電極１０６側及びリセットゲート電極１０８側の端、並びに、電源拡散層１１０のリセットゲート電極１０８側の端を、転送ゲート電極１０６又はリセットゲート電極１０８に対して自己整合的に位置決めできる。
【００８６】
以上の過程を経ることによって、実施の形態１の固体撮像装置の画素セルの主要部を作製できる。なお、実施の形態１の固体撮像装置の製造においては、公知のいかなる技術を用いてもよい。また、深いフォトダイオード拡散層１０２、浅いフォトダイオード拡散層１０３、付加拡散層１１３、深い拡散層１１４、中間拡散層１２４及び浅い拡散層１３４の形成順序は、適宜変更することができる。
【００８７】
例えば、転送ゲート電極１０６を形成した後に、付加拡散層１１３を形成してもよい。それにより、転送ゲート電極１０６がレジストマスクの代わりをするため、転送ゲート電極１０６の設置位置に対して自己整合的に、付加拡散層１１３の位置決めができる。この製造方法について、以下に説明する。
【００８８】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法の別の一例を説明するための模式的な工程別断面図である。図３（Ａ）〜（Ｄ）には、１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例が部分的に表されている。
【００８９】
まず、図３（Ａ）に示されたように、ｐ型半導体基板１００に素子分離膜１０１を形成する。素子分離膜１０１を形成した後に、レジストマスク１４１を形成する。ｐ型半導体基板１００に、レジストマスク１４１の開口を通して、深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物をイオン注入する。これにより、深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、深いフォトダイオード拡散層１０２が形成される。深いフォトダイオード拡散層１０２を形成した後に、レジストマスク１４１を除去する。
【００９０】
次に、図３（Ｂ）に示されたように、レジストマスク１４２を形成する。レジストマスク１４２を形成した後に、ｐ型半導体基板１００に、レジストマスク１４２の開口を通して、深い拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、深い拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、深い拡散層１１４が形成される。引き続き、ｐ型半導体基板１００に、レジストマスク１４２の開口を通して、中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物をイオン注入する。これにより、中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、中間拡散層１２４が形成される。深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４を形成した後に、レジストマスク１４２を除去する。
【００９１】
次に、画素セルの形成領域の全体を開口とするレジストマスク（図示せず）を形成する。レジストマスクを形成した後に、ｐ型半導体基板１００に、レジストマスクの開口を通して、浅い拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、浅い拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入されて、図３（Ｃ）に示されたように、浅い拡散層１３４が形成される。浅い拡散層１３４を形成した後に、レジストマスクを除去する。
【００９２】
次に、図３（Ｄ）に示されたように、ゲート絶縁膜１０５、転送ゲート電極１０６、ゲート絶縁膜１０７及びリセットゲート電極１０８を形成し、付加拡散層１１３も形成する。なお、転送ゲート電極１０６及びリセットゲート電極１０８と同時に、増幅トランジスタのゲート電極（図示せず）や選択トランジスタのゲート電極（図示せず）等も形成すればよい。転送ゲート電極１０６及びリセットゲート電極１０８を形成した後に、レジストマスク（図示せず）を形成する。形成されたレジストマスクの開口を通して、ｐ型半導体基板１００に、付加拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、付加拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、付加拡散層１１３が形成される。なお、付加拡散層１１３の形成において、転送ゲート電極１０６をマスクの一部として用いればよい。それにより、付加拡散層１１３における転送ゲート電極１０６側の端を、転送ゲート電極１０６に対して自己整合的に位置決めすることができる。また、浅い拡散層１３４がすでに形成されている個所にさらにイオン注入されて付加拡散層１１３が形成されるので、付加拡散層１１３と浅い拡散層１３４との境界において、それらの濃度分布が所定の値から異なることはない。なお、付加拡散層１１３を形成するためのイオン注入は、浅い拡散層１３４の濃度を考慮して、その濃度を決める。このように、転送ゲート電極１０６の位置に対して、自己整合的に付加拡散層１１３と浅い拡散層１３４との境界位置が決定される。また、付加拡散層１１３と浅い拡散層１３４との境界の濃度分布が所定の値となる。これらのことから、電位ポケットが生じることがなく、実施の形態１の固体撮像装置の動作に問題が生じることはない。
【００９３】
なお、付加拡散層１１３を形成するためのイオン注入を、ｐ型半導体基板１００に対して、角度をつけて注入いわゆる斜め注入すればよい。これにより、不純物の入り込み量が一定になるため、付加拡散層１１３を所定の深さとなるよう高精度で作製することができる。具体的には、例えば、ｐ型半導体基板１００の垂線に対して、４５°の角度でイオンビームを入射させることで、斜め注入がなされる。なお、イオン注入の加速エネルギーは１５ｅＶ程度とすればよい。このとき、付加拡散層１１３の端部は、転送ゲート電極１０６側に転送ゲート電極１０６の端部に対して約０．１μｍ程度入り込む。イオン注入の角度は、ｐ型半導体基板１００の垂線に対して７°以上とすればよい。好ましくは、イオン注入の角度は、ｐ型半導体基板１００の垂線に対して１０°〜４５°とすればよい。例えば、イオン注入の角度は、ｐ型半導体基板１００の垂線に対して２５°及び４５°で行われている。
【００９４】
付加拡散層１１３を形成した後、図３（Ｅ）に示されているように、浮遊拡散層１０９及び電源拡散層１１０を形成する。まず、ｐ型半導体基板１００にレジストマスク（図示せず）を形成する。形成されたレジストマスクの開口を通してｎ型不純物を注入し、浮遊拡散層１０９及び電源拡散層１１０を一括して形成する。なお、浮遊拡散層１０９及び電源拡散層１１０の形成において、転送ゲート電極１０６又はリセットゲート電極１０８をマスクの一部として用いればよい。それにより、浮遊拡散層１０９における転送ゲート電極１０６側の端及びリセットゲート電極１０８側の端、並びに、電源拡散層１１０のリセットゲート電極１０８側の端を、転送ゲート電極１０６又はリセットゲート電極１０８に対して自己整合的に位置決めすることができる。
【００９５】
ここで、深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４の変形例について説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置における転送トランジスタ近傍の構造の変化例を部分的に表す模式的な断面図である。浅い電位ポケットの発生する可能性がある部位（以下においては、「浅い電位ポケット部位」と略記する）の位置から深い電位ポケット部位の位置又は電位バリア部位の位置までの水平方向の位置ずれが大きい場合に好ましい構成である。
【００９６】
図４に示されたように、ｐ型半導体基板１００の表面において、深い拡散層２１４の左端の位置は、浅いフォトダイオード拡散層１０３の右端の位置よりも左側であることが好ましい。これにより、深い拡散層２１４の端部が深部側の電位ポケット部位から水平方向の左側に遠ざかる。したがって、浅い電位ポケット部位と深い電位ポケット部位との水平方向の位置ずれが大きい場合でも、深部側の電位ポケットの発生を良好に抑制できる。また、深部側の電位ポケット部位の近傍において、深い拡散層用のｐ型不純物の水平濃度分布の均一性が向上する。したがって、浅い電位ポケット部位と深い電位ポケット部位との水平方向の位置ずれが大きくても、信号電荷の転送効率における作製誤差等の依存性を低減できる。このように、深部側の電位ポケットの発生・非発生の個体差を更に良好に抑制することができる。
【００９７】
また、ｐ型半導体基板１００の表面において、深い拡散層２１４の左端の位置が、深いフォトダイオード拡散層１０２の左端の位置と実質的に同一又はそれよりも左側であることが更に好ましい。これにより、深いフォトダイオード拡散層１０２において浅いフォトダイオード拡散層１０３の真下の部分の光電変換効率を概ね場所に依存せずに均一にできる。
【００９８】
なお、深い拡散層２１４の左端は、浅いフォトダイオード拡散層１０３の右端の位置から深いフォトダイオード拡散層１０２の左端の位置までの間に位置しないほうがよい。このような配置とすることで、深い拡散層用のｐ型不純物を含む部分と深い拡散層用のｐ型不純物を含まない部分とが形成され、それらの部分で光電変換効率が変化してしまい、撮像画像の画質が劣化するためである。
【００９９】
また、図４に示されたように、ｐ型半導体基板１００の表面において、中間拡散層２２４の左端の位置は、浅いフォトダイオード拡散層１０３の右端の位置よりも左側であることが好ましい。これにより、電位バリア部位の近傍において、中間拡散層用の不純物の水平濃度分布の均一性が向上する。したがって、浅い電位ポケット部位と電位バリア部位との水平方向の位置ずれが大きい場合でも、信号電荷の転送効率における作製誤差等の依存性を低減できる。更に好ましくは、ｐ型半導体基板１００の表面において、中間拡散層２２４の左端の位置が、深いフォトダイオード拡散層１０２の左端の位置と実質的に同一又はその位置よりも左側とすればよい。それにより、上記の深い拡散層２１４の場合と同様に、深いフォトダイオード拡散層１０２において浅いフォトダイオード拡散層１０３の真下の部分の光電変換効率を概ね場所に依存せずに均一にできる。
【０１００】
（実施の形態２）
実施の形態２では、本発明に係る第２の固体撮像装置について説明する。実施の形態２の固体撮像装置において、浅い拡散層及び付加拡散層以外は上記の実施の形態１に係る固体撮像装置と同一の構成である。したがって、上記の実施の形態１と実質的に同一の機能を有する部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。図５は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例を部分的に表す模式的な断面図である。
【０１０１】
図５に示されたように、ｐ型半導体基板１００には、転送ゲート電極１０６下の領域の少なくとも一部を含むように、互いに深さの異なる深い拡散層１１４、中間拡散層１２４及び浅い拡散層２３４が形成されている。また、ｐ型半導体基板１００には、深いフォトダイオード拡散層１０２の表面側の少なくとも一部及び転送ゲート電極１０６下の領域を含むように、付加拡散層２１３が形成されている。実施の形態２の固体撮像装置では、付加拡散層２１３を形成したことによって、実施の形態１の固体撮像装置と同様に暗電流を低減できる。良好に暗電流を低減するためには、深いフォトダイオード拡散層１０２の表面側の全領域が付加拡散層２１３と重なっていることが好ましい。図５に示されたように、付加拡散層２１３が画素領域の全体に形成されている場合には、深いフォトダイオード拡散層１０２と付加拡散層２１３とは、深いフォトダイオード拡散層１０２の表面側の全領域で確実に重なる。
【０１０２】
また、転送ゲート電極１０６下の領域には、浅い拡散層２３４と付加拡散層２１３とが重なっている領域が形成されていて、この領域の不純物の水平濃度分布は実質的に均一である。これにより、転送トランジスタの閾値電圧を良好に制御できる。また、浅い拡散層用の不純物の濃度分布及び付加拡散層用の不純物の濃度分布は、表面側の電位ポケットが発生しないように制御することが好ましい。それにより、信号電荷の転送効率が向上する。
【０１０３】
浅い拡散層２３４と付加拡散層２１３とは、どちらもｐ型不純物を含んでいるため、これらが重なっている個所の不純物濃度は、浅い拡散層２３４の不純物含有量及び付加拡散層２１３の不純物含有量により決まる。したがって、付加拡散層２１３において、浅い拡散層２３４が形成された領域と、浅い拡散層２３４が形成されていない領域とでは、不純物濃度が異なる。そのため、付加拡散層２１３の表面側における水平方向の不純物濃度は、転送ゲート電極１０６下の領域周辺において、浅い拡散層２３４が形成された領域の端を境界として、異なる値となる。このように、従来の固体撮像装置のように、付加拡散層と浅い拡散層との間にこれらよりも不純物の濃度が高い個所が生じることがなく、所定の濃度分布を実現できるため、電位ポケットが生じることがない。また、付加拡散層２１３が形成されていることから、暗電流が生じることもない。
【０１０４】
また、実施の形態２の固体撮像装置では、実施の形態１の固体撮像装置の場合と同様に、深い拡散層１１４と中間拡散層１２４との双方又は深い拡散層１１４のみが形成されていることが好ましい。実施の形態１と同様に、ｐ型半導体基板１００の表面において、深い拡散層１１４の右端及び左端の位置は、図５に示されたように、それぞれ、中間拡散層１２４の右端及び左端の位置と実質的に同一であることが好ましい。また、図５に示されたように、浅い拡散層２３４の右端及び左端の位置も、深い拡散層１１４の右端及び左端の位置ならびに中間拡散層１２４の右端及び左端と実質的に同一であることが好ましい。この場合、後述の製造工程において、深い拡散層１１４、中間拡散層１２４及び浅い拡散層２３４を形成するためのレジストマスクを兼用することができ、製造工程を簡素化できるという効果を奏する。
【０１０５】
なお、ｐ型半導体基板１００において、深い電位ポケット部位の位置と電位バリア部位の位置と浅い電位ポケット部位の位置は、垂直方向ばかりでなく水平方向にもずれている。したがって、それらの位置ずれが大きい場合には、深い拡散層１１４の左端の位置、中間拡散層１２４の左端の位置及び浅い拡散層２３４の左端の位置の少なくとも１つの位置を異ならせる方が好ましい場合がある。
【０１０６】
なお、深い拡散層１１４及び中間拡散層１２４は、実施の形態１の固体撮像装置の場合と同様に、実施の形態２の固体撮像装置においても必須構成要素ではない。
【０１０７】
実施の形態２の固体撮像装置は、暗電流の低減に寄与する深いフォトダイオード拡散層１０２の表面近傍に位置する付加拡散層２１３のｐ型不純物の濃度を、閾値電圧の調整に寄与するゲート電極１０６下の表面近傍に位置する浅い拡散層２３４のｐ型不純物の濃度よりも低濃度にしたい場合に好ましい構造である。
【０１０８】
ここで、図６に示された実施の形態２の固体撮像装置の製造方法について説明する。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための模式的な工程別断面図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）には、１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例が部分的に表されている。
【０１０９】
まず、図６（Ａ）に示されたように、ｐ型半導体基板１００に素子分離膜１０１を形成する。素子分離膜１０１を形成した後に、画素セルの形成領域の全体を開口とするレジストマスク（図示せず）を形成する。ｐ型半導体基板１００に、レジストマスクの開口を通して、付加拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、付加拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、付加拡散層２１３が形成される。付加拡散層２１３を形成した後に、レジストマスクを除去する。
【０１１０】
次に、図６（Ｂ）に示されたように、レジストマスク１４１を形成する。レジストマスク１４１を形成した後に、レジストマスク１４１の開口を通して、ｐ型半導体基板１００に深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物をイオン注入する。これにより、深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、深いフォトダイオード拡散層１０２が形成される。深いフォトダイオード拡散層１０２を形成した後に、レジストマスク１４１を除去する。
【０１１１】
次に、図６（Ｃ）に示されたように、レジストマスク１４２を形成する。レジストマスク１４２を形成した後に、レジストマスク１４２の開口を通して、ｐ型半導体基板１００に深い拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、深い拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入される。このようにして、深い拡散層１１４が形成される。引き続き、レジストマスク１４２の開口を通して、ｐ型半導体基板１００に中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物をイオン注入する。これにより、中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物がｐ型半導体基板の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入されて、中間拡散層１２４が形成される。引き続き、レジストマスク１４２の開口を通して、ｐ型半導体基板１００に浅い拡散層用のｐ型不純物をイオン注入する。これにより、浅い拡散層用のｐ型不純物がｐ型半導体基板１００の表面から所定の深さまでの範囲に所定の濃度分布で注入されて、浅い拡散層２３４が形成される。深い拡散層１１４、中間拡散層１２４及び浅い拡散層２３４を形成した後に、レジストマスク１４２を除去する。なお、深い拡散層１１４、中間拡散層１２４及び浅い拡散層２３４は、それぞれ任意の順序で形成されてもよい。
【０１１２】
なお、ｐ型半導体基板１００の表面において、浅い拡散層２３４を形成する個所には、付加拡散層２１３が形成されているため、すでにｐ型不純物がイオン注入されている。したがって、浅い拡散層２３４において、付加拡散層２１３と重なって形成された個所は、付加拡散層２１３の濃度分布に影響を受けて、高濃度となる。そこで、浅い拡散層２３４に注入する不純物の量は、このことを考慮して決定する。この場合は、付加拡散層２１３の濃度が、浅い拡散層２３４の濃度よりも低くなる。付加拡散層２１３と浅い拡散層２３４とはこの濃度の差により決定される。
【０１１３】
前述のように、作製誤差等により浅い拡散層２３４の形成位置がずれれば、付加拡散層２１３と浅い拡散層２３４との境界位置にずれが生じる。しかし、作製誤差等により、付加拡散層２１３と浅い拡散層２３４との境界における濃度分布がばらつくことはない。つまり、浅い拡散層２３４の不純物濃度は、水平方向におけるいずれの個所においても付加拡散層２１３の不純物濃度よりも高くなる。そのため、電位ポケットが生じることはなく、実施の形態２の固体撮像装置の動作に問題が生じることがない。なお、作製誤差等により生じる、付加拡散層２１３と浅い拡散層２３４との境界位置のずれは、実施の形態２の固体撮像装置の動作において問題にはならない程度のものである。
【０１１４】
なお、浅い拡散層用のｐ型不純物の濃度分布及び付加拡散層用のｐ型不純物の濃度分布は、それぞれ暗電流が低減しかつ転送トランジスタの閾値電圧が所望の範囲の値となるようにする。また、これらの濃度分布は、主転送経路に沿った電位分布における表面側の電位ポケットが発生しない又は表面側の電位ポケットの深さが浅くなるように最適化すればよい。
【０１１５】
暗電流は、主に付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御することによって調整される。なお、付加拡散層２１３と重なる他の拡散層が形成される場合、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は、他の拡散層用の不純物の垂直濃度分布をも考慮して制御される。例えば、図５に示された構成であれば、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は、深いフォトダイオード拡散層用のｎ型不純物の垂直濃度分布や浅いフォトダイオード拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布をも考慮して制御される。
【０１１６】
一方、転送トランジスタの閾値電圧は、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を考慮して浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布を制御することによって調整される。なお、転送ゲート電極１０６下において、付加拡散層２１３以外に、浅い拡散層２３４と重なる他の拡散層が形成される場合、それら他の拡散層用の不純物の垂直濃度分布をも考慮して浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は制御される。例えば、図５に示された固体撮像装置には、深い拡散層１１４や中間拡散層１２４が形成されている。この場合、浅い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布は、付加拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布、深い拡散層用のｐ型不純物の垂直濃度分布及び中間拡散層用のｐ型不純物又はｎ型不純物の垂直濃度分布等を考慮して制御される。
【０１１７】
次に、図６（Ｄ）に示されたように、上記の実施の形態１の場合と同様にして、ゲート絶縁膜１０５、転送ゲート電極１０６、ゲート絶縁膜１０７、リセットゲート電極１０８、浅いフォトダイオード拡散層１０３、浮遊拡散層１０９及び電源拡散層１１０を形成する。
【０１１８】
以上の過程を経ることによって、実施の形態２の固体撮像装置の画素セルの主要部を作製できる。なお、深いフォトダイオード拡散層１０２、浅いフォトダイオード拡散層１０３、付加拡散層２１３、深い拡散層１１４、中間拡散層１２４及び浅い拡散層２３４の形成順序は、適宜変更することができる。また、実施の形態２の固体撮像装置の製造においては、公知のいかなる技術を用いてもよい。
【０１１９】
上記の実施の形態１及び２においては、第１導電型不純物がｎ型であり第２導電型不純物がｐ型である場合について説明したが、それらは逆の導電型であってもよい。
【０１２０】
また、上記の実施の形態１及び２においては、増幅型固体撮像装置を一例として説明したが、他の構造の固体撮像装置であってもよい。また、上記においてはＭＯＳ型固体撮像装置について説明したが、フォトダイオードから転送トランジスタにかけての部分の構造はＣＣＤ型固体撮像装置でも概ね同一であるために、本発明は、ＣＣＤ型固体撮像装置に適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、固体撮像装置において、暗電流を低減すると共に、信号電荷の転送効率における作製誤差等の依存性を低減するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例を部分的に表す模式的な断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための模式的な工程別断面図
【図３】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法の別の一例を説明するための模式的な工程別断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置における転送トランジスタ近傍の構造の変化例を部分的に表す模式的な断面図
【図５】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の１つの画素セルにおける転送トランジスタ近傍の構造例を部分的に表す模式的な断面図
【図６】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための模式的な工程別断面図
【図７】従来の固体撮像装置の等価回路を表す概念的な回路図
【図８】従来の固体撮像装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャート
【図９】従来の固体撮像装置の転送トランジスタ近傍の構造例を表す模式的な断面図
【図１０】従来の固体撮像装置の信号電荷の転送における主転送経路に沿った電位分布の一例を説明するための説明図
【図１１】従来の固体撮像装置における転送トランジスタ近傍の構造の他の一例を表す模式的な断面図
【図１２】従来の固体撮像装置の信号電荷の転送における主転送経路に沿った電位分布の他の一例を説明するための説明図
【図１３】従来の固体撮像装置における転送トランジスタ近傍の他の構造例を部分的に表す模式的な断面図
【符号の説明】
【０１２３】
１  画素部
２  垂直選択回路部
３  行信号保持回路部
４  水平選択回路部
５  負荷トランジスタ群
１０  画素セル
１１  フォトダイオード
１２  転送トランジスタ
１３  増幅トランジスタ
１４  選択トランジスタ
１５  リセットトランジスタ
２１  転送信号線
２２  ドレイン線
２３  垂直信号線
２４  行選択信号線
２５  リセット信号線
２６  列選択信号線
１００  ｐ型半導体基板
１０１  素子分離膜
１０２  深いフォトダイオード拡散層
１０３  浅いフォトダイオード拡散層
１０５  ゲート絶縁膜
１０６  転送ゲート電極
１０７  ゲート絶縁膜
１０８  リセットゲート電極
１０９  浮遊拡散層
１１０  電源拡散層
１１２、２１２  オーバーラップ部
１１３、２１３  付加拡散層
１１４、２１４、４１４  深い拡散層
１２４、２２４、４２４  中間拡散層
１３４、２３４、４３４  浅い拡散層
１４１、１４２  レジストマスク
４０４  閾値拡散層
４１３  表面ボロン層
【図１】
0004764682.tif 000002
【図２】
0004764682.tif 000003
【図３】
0004764682.tif 000004
【図４】
0004764682.tif 000005
【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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