(57)【要約】【課題】センサ部のＰ型不純物層の構成を変えることで、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧の低減を可能とする。【解決手段】  半導体基板１０と、入射光を光電変換するもので半導体基板１０に形成されたセンサ部２０と、センサ部２０の一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して形成された垂直電荷転送部３１と、センサ部２０の他方側および垂直電荷転送部３１の読み出し部３８とは反対側における半導体基板１０に形成されたチャネルストップ部６１、６２とを備えた固体撮像装置１であって、センサ部２０は、半導体基板１０の上層に形成されたＰ型不純物層２２と、Ｐ型不純物層２２の下部に接合して半導体基板１０に形成されたＮ型不純物層２１とからなり、Ｐ型不純物層２２は、Ｎ型不純物層２１の読み出し部３８側よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成されているものである。【選択図】図１
2005072535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
入射光を光電変換するもので前記半導体基板に形成されたセンサ部と、
前記センサ部の一方側における前記半導体基板に読み出し部を介して形成された垂直電荷転送部と、
前記センサ部の他方側および前記垂直電荷転送部の前記読み出し部とは反対側における前記半導体基板に形成されたチャネルストップ部とを備えた固体撮像装置であって、
前記センサ部は、
前記半導体基板の上層に形成されたＰ型不純物層と、
前記Ｐ型不純物層の下部に接合して前記半導体基板に形成されたＮ型不純物層とからなり、
前記Ｐ型不純物層は、前記Ｎ型不純物層の前記読み出し部側よりも前記Ｎ型不純物層上内側に形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記Ｐ型不純物層は前記センサ部側に前記チャネルストップ部に接合している
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Ｐ型不純物層は、上層に形成された第１Ｐ型不純物層と、前記第１Ｐ型不純物層の下層に形成された第２Ｐ型不純物層とからなり、
前記第１Ｐ型不純物層は前記第２Ｐ型不純物層よりも低濃度に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記Ｐ型不純物層は前記センサ部側に前記チャネルストップ部に接合している
ことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
入射光を光電変換するもので半導体基板に形成されたセンサ部と、
前記センサ部の一方側における前記半導体基板に読み出し部を介して形成された垂直電荷転送部と、
前記センサ部の他方側および前記垂直電荷転送部の前記読み出し部とは反対側における前記半導体基板に形成されたチャネルストップ部と、
前記垂直電荷転送部および前記読み出し部上に絶縁膜を介して形成された電極と
を備えた固体撮像装置の製造方法であって、
前記センサ部は、
センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層を形成する工程と、
前記開口部の側壁に不純物導入のマスクとなるサイドウォールを形成する工程と、
前記サイドウォールと前記電極とをマスクにして前記開口部より前記半導体基板中にＰ型不純物を導入して前記Ｎ型不純物層上に接合するＰ型不純物層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
入射光を光電変換するもので半導体基板に形成されたセンサ部と、
前記センサ部の一方側における前記半導体基板に読み出し部を介して形成された垂直電荷転送部と、
前記センサ部の他方側および前記垂直電荷転送部の前記読み出し部とは反対側における前記半導体基板に形成されたチャネルストップ部と、
前記垂直電荷転送部および前記読み出し部上に絶縁膜を介して形成された電極と
を備えた固体撮像装置の製造方法であって、
前記センサ部は、
センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層を形成する工程と、
センサ形成予定領域上に設けられた前記開口部の前記読み出し部側の側壁に不純物導入マスクを形成する工程と、
前記不純物導入マスクと前記電極とをマスクにして前記開口部より前記半導体基板中にＰ型不純物を導入して前記Ｎ型不純物層上に接合するＰ型不純物層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
入射光を光電変換するもので半導体基板に形成されたセンサ部と、
前記センサ部の一方側における前記半導体基板に読み出し部を介して形成された垂直電荷転送部と、
前記センサ部の他方側および前記垂直電荷転送部の前記読み出し部とは反対側における前記半導体基板に形成されたチャネルストップ部と、
前記垂直電荷転送部および前記読み出し部上に絶縁膜を介して形成された電極と
を備えた固体撮像装置の製造方法であって、
前記センサ部は、
センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層を形成する工程と、
センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板表面にＰ型不純物を導入して第１Ｐ型不純物層を形成する工程と、
センサ形成予定領域上に設けられた前記開口部の前記読み出し部側の側壁に不純物導入マスクを形成する工程と、
前記不純物導入マスクと前記電極とをマスクにして前記開口部より前記半導体基板中に前記第１Ｐ型不純物層よりも高濃度となるようにＰ型不純物を導入して前記Ｎ型不純物層上および前記第１Ｐ型不純物層下に接合する第２Ｐ型不純物層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする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、暗電流特性の悪化を抑えながら、読み出し電圧の低減を図ることが容易な固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電荷結合（以下、ＣＣＤという、ＣＣＤはCharge Coupled Deviceの略）型の固体撮像装置では、多画素化、小型化に伴うユニットセルの微細化が進行している。このため、単純に従来通りのパターンの縮小では変調等の影響によって所望の特性を確保できなくなってきている。また、イオン注入された不純物の熱拡散による影響度が従来のものに比べて大きくなってきている。
【０００３】
熱拡散による影響度が従来のものに比べて大きくなってきている項目の一つに読み出し電圧がある。図１１に示すように、ＣＣＤ型の固体撮像装置１００における半導体基板１１０に形成されたセンサ部１２０にはＮ型不純物層１２１とセンサ表面に位置する暗電流抑制用の高濃度なＰ型不純物層１２２が形成されている。これらは垂直レジスタ１３０の電極１３５を形成した後、半導体基板１１０にＮ型不純物とＰ型不純物をイオン注入することによって形成される。センサ部１２０の隣には垂直レジスタのチャネルとなるＮ型不純物層１３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層１３３が形成されており、それらとセンサ部１２０の間には低濃度のＰ型拡散層からなる読み出し部（読み出しゲート）１３８がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
次に、従来の固体撮像装置の製造方法を図１２の製造工程図によって説明する。
【０００５】
図１２（１）に示すように、通常の製造方法により、半導体基板１１０にチャネルストップ部１６１、１６２、垂直レジスタ１３０のチャネルとなるＮ型不純物層１３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層１３３を形成する。また、半導体基板１１０の垂直レジスタ上および読み出し部１３８上に絶縁膜１３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）１３５を形成する。
【０００６】
次いで、図１２（２）に示すように、半導体基板１１０のセンサ形成予定領域上に設けられた上記電極１３５の開口部１３６より半導体基板１１０中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層１２１を形成する工程と、
【０００７】
次いで、図１２（３）に示すように、半導体基板１１０のセンサ形成予定領域上に設けられた上記電極１３５の開口部１３６より半導体基板１１０表面にＰ型不純物を導入して、上記Ｎ型不純物層１２１上に接合する高濃度のＰ型不純物層１２２を形成する。このＰ型不純物層１２２は暗電流を抑制するものであり、上記読み出し部１３８よりも高濃度に形成される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００８】
その後、各不純物層の活性化熱処理を行う。その結果、図１２（４）に示すように、Ｐ型不純物層１２２が読み出し部１３８方向にも横方向に拡散し、Ｐ型不純物拡散領域１２３が形成される。
【０００９】
このように、上記固体撮像装置１００およびその製造方法では、セルの小型化に伴って読み出しゲート長が短くなってきているのに対してＰ型不純物層１２２は読み出し部１３８隣接したままであるため、センサ表面の高濃度なＰ型不純物層１２２は熱拡散の影響を受け易くなる。すなわち、読み出し部１３８方向にも横方向に拡散し、Ｐ型拡散層の張り出し部１２４が形成されることが、読み出し部（読み出しゲート）１３８のバリアを強化するように働いてしまうという欠点があった。
【００１０】
【特許文献１】特開平８−９７３９２号公報
【特許文献２】特開平１１−５４７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする課題は、従来の固体撮像装置の構成および製造方法において、センサ部のＰ型拡散層が、読み出し部（読み出しゲート）側に拡散して、読み出しゲートのバリアを強化するように働くことを解消することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、暗電流特性の悪化を抑制しつつ読み出し電圧を低減する固体撮像装置であり、半導体基板と、入射光を光電変換するもので半導体基板に形成されたセンサ部と、前記センサ部の一方側における前記半導体基板に読み出し部を介して形成された垂直電荷転送部と、前記センサ部の他方側および前記垂直電荷転送部の前記読み出し部とは反対側における前記半導体基板に形成されたチャネルストップ部とを備えた固体撮像装置であって、前記センサ部は、前記半導体基板の上層に形成されたＰ型不純物層と、前記Ｐ型不純物層の下部に接合して前記半導体基板に形成されたＮ型不純物層とからなり、前記Ｐ型不純物層は、前記Ｎ型不純物層の前記読み出し部側よりも前記Ｎ型不純物層上内側に形成されていることを最も主要な特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、暗電流特性の悪化を抑制しつつ読み出し電圧を低減する固体撮像装置の製造方法であり、入射光を光電変換するもので半導体基板に形成されたセンサ部と、前記センサ部の一方側における前記半導体基板に読み出し部を介して形成された垂直電荷転送部と、前記センサ部の他方側および前記垂直電荷転送部の前記読み出し部とは反対側における前記半導体基板に形成されたチャネルストップ部と、前記垂直電荷転送部および前記読み出し部上に絶縁膜を介して形成された電極とを備えた固体撮像装置の製造方法であって、前記センサ部は、センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層を形成する工程と、前記開口部の側壁に不純物導入のマスクとなるサイドウォールを形成する工程と、前記サイドウォールと前記電極とをマスクにして前記開口部より前記半導体基板中にＰ型不純物を導入して前記Ｎ型不純物層上に接合するＰ型不純物層を形成する工程とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【００１４】
または、前記センサ部は、センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層を形成する工程と、センサ形成予定領域上に設けられた前記開口部の前記読み出し部側の側壁に不純物導入マスクを形成する工程と、前記不純物導入マスクと前記電極とをマスクにして前記開口部より前記半導体基板中にＰ型不純物を導入して前記Ｎ型不純物層上に接合するＰ型不純物層を形成する工程とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【００１５】
または、前記センサ部は、センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層を形成する工程と、センサ形成予定領域上に設けられた前記電極の開口部より前記半導体基板表面にＰ型不純物を導入して第１Ｐ型不純物層を形成する工程と、センサ形成予定領域上に設けられた前記開口部の前記読み出し部側の側壁に不純物導入マスクを形成する工程と、前記不純物導入マスクと前記電極とをマスクにして前記開口部より前記半導体基板中に前記第１Ｐ型不純物層よりも高濃度となるようにＰ型不純物を導入して前記Ｎ型不純物層上および前記第１Ｐ型不純物層下に接合する第２Ｐ型不純物層を形成する工程とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の固体撮像装置は、センサ部の高濃度のＰ型不純物層を読み出し部（読み出しゲート）より離した構成、すなわち、センサ部は、半導体基板の上層に形成されたＰ型不純物層と、Ｐ型不純物層の下部に接合して半導体基板に形成されたＮ型不純物層とからなり、Ｐ型不純物層は、Ｎ型不純物層の読み出し部側よりもＮ型不純物層上内側に形成されている構成としたため、読み出し部へのＰ型不純物層のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧を低減できるという利点がある。
【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、センサ部の高濃度のＰ型不純物層を読み出し部（読み出しゲート）より離すように、すなわち、開口部の読み出し部側を覆うマスクを用いてＰ型不純物を導入することにより、センサ部のＰ型不純物層が、Ｎ型不純物層の読み出し部側よりもＮ型不純物層上内側に形成されるようにしたため、読み出し部への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧を低減できる固体撮像装置を製造できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
暗電流特性の悪化をでき得る限り抑えながら読み出し電圧を低減するという目的を、センサ部のＰ型不純物層を、Ｎ型不純物層の読み出し部側よりもＮ型不純物層上内側に形成することで実現した。
【実施例１】
【００１９】
まず、一般的な電荷結合素子型の固体撮像素子のレイアウト構成を図２によって説明する。
【００２０】
図２に示すように、半導体基板１０上に垂直レジスタ３０が並列に複数列形成されている。各垂直レジスタ３０の一方側には複数のセンサ部２０が１列に形成されている。そして各垂直レジスタ３０端には水平レジスタ４０が形成され、水平レジスタ４０の出力端に電荷電圧変換部等の出力回路５０が備えられている。本発明の主要部は、図２中のＡ−Ａ線断面である。以下、Ａ−Ａ線断面において説明する。
【００２１】
本発明の固体撮像装置に係る第１実施例を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００２２】
図１に示すように、半導体基板（例えばシリコン基板）１０には、入射光を光電変換するセンサ部２０が形成されている。このセンサ部２０の一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成されている。この垂直電荷転送部３１は、チャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３を備えている。すなわち、半導体基板１１の上層にＮ型不純物層３２が形成され、その下層にＰ型不純物層３３が接合形成されている。また、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５が形成されている。さらに、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成されている。また、上記センサ部２０の他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成されている。
【００２３】
上記センサ部２０は、半導体基板１０の上層に形成された高濃度のＰ型不純物層２２と、上記Ｐ型不純物層２２の下部に接合して半導体基板１０に形成されたＮ型不純物層２１とからなる。上記Ｐ型不純物層２２は、上記読み出し部３８側のＮ型不純物層２１よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成されていることを特徴としている。すなわち、読み出し部３８は、上記Ｎ型不純物層２２上の上記Ｐ型不純物層２２側に張り出した状態に形成されている。上記Ｐ型不純物層２２が上記Ｎ型不純物層２１側に入り込む長さｄは、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、５０ｎｍ〜３００ｎｍとする。このように、固体撮像装置１が構成されている。
【００２４】
本発明の固体撮像装置１は、センサ部２０の高濃度のＰ型不純物層２２を読み出し部（読み出しゲート）３８より離した構成、すなわち、センサ部２０は、半導体基板１０の上層に形成されたＰ型不純物層２２と、Ｐ型不純物層２２の下部に接合して半導体基板１０に形成されたＮ型不純物層２１とからなり、Ｐ型不純物層２２は、Ｎ型不純物層２１の読み出し部３８側よりもＮ型不純物層２１上内側に形成されている構成としたため、読み出し部３８への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、読み出し電圧を低減できるという利点がある。
【００２５】
次に、本発明の固体撮像装置に係る第２実施例を、図３の概略構成断面図によって説明する。
【００２６】
図３に示すように、半導体基板１０には、入射光を光電変換するセンサ部２０が形成されている。このセンサ部２０の一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成されている。この垂直電荷転送部３１は、チャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３を備えている。すなわち、半導体基板１１の上層にＮ型不純物層３２が形成され、その下層にＰ型不純物層３３が接合形成されている。また、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５が形成されている。さらに、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成されている。また、上記センサ部２０の他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成されている。
【００２７】
上記センサ部２０は、半導体基板１０の上層に形成された高濃度のＰ型不純物層２２と、上記Ｐ型不純物層２２の下部に接合して半導体基板１０に形成されたＮ型不純物層２１とからなる。上記Ｐ型不純物層２２は、上記読み出し部３８側のＮ型不純物層２１よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成されていることを特徴としている。すなわち、読み出し部３８は、上記Ｎ型不純物層２２上の上記Ｐ型不純物層２２側に張り出した状態に形成されている。上記Ｐ型不純物層２２が上記Ｎ型不純物層２１側に入り込む長さｄは、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、５０ｎｍ〜３００ｎｍとする。また、チャネルストップ部６２側の上記Ｐ型不純物層２２は、このチャネルストップ部６２と接合するように形成されている。このように、固体撮像装置２が構成されている。
【００２８】
本発明の固体撮像装置２は、前記第１実施例の固体撮像装置１と同様に、センサ部２０の高濃度のＰ型不純物層２２を読み出し部（読み出しゲート）３８より離した構成、すなわち、センサ部２０は、半導体基板１０の上層に形成されたＰ型不純物層２２と、Ｐ型不純物層２２の下部に接合して半導体基板１０に形成されたＮ型不純物層２１とからなり、上記Ｐ型不純物層２２は、上記読み出し部３８側のＮ型不純物層２１よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成されている構成としたため、読み出し部３８への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧を低減できるという利点がある。さらに、チャネルストップ部６２側の上記Ｐ型不純物層２２は、このチャネルストップ部６２と接合するように形成されていることから、第１実施例の固体撮像装置１よりも暗電流特性の悪化を防ぐことができる。
【００２９】
次に、本発明の固体撮像装置に係る第３実施例を、図４の概略構成断面図によって説明する。
【００３０】
図４に示すように、半導体基板１０には、入射光を光電変換するセンサ部２０が形成されている。このセンサ部２０の一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成されている。この垂直電荷転送部３１は、チャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３を備えている。すなわち、半導体基板１１の上層にＮ型不純物層３２が形成され、その下層にＰ型不純物層３３が接合形成されている。また、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５が形成されている。さらに、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成されている。また、上記センサ部２０の他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成されている。
【００３１】
上記センサ部２０は、半導体基板１０の最上層に形成された低濃度の第１Ｐ型不純物層２４と、上記第１Ｐ型不純物層２４の下部に接合して半導体基板１０に形成された高濃度の第２Ｐ型不純物層２５と、上記第２Ｐ型不純物層２５の下部に接合して半導体基板１０に形成されたＮ型不純物層２１とからなる。上記第２Ｐ型不純物層２５は、上記読み出し部３８側のＮ型不純物層２１よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成されていることを特徴としている。すなわち、読み出し部３８は、上記Ｎ型不純物層２２上の上記第２Ｐ型不純物層２５側に張り出した状態に形成されている。上記第２Ｐ型不純物層２５が上記Ｎ型不純物層２１側に入り込む長さｄは、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、５０ｎｍ〜３００ｎｍとする。また、チャネルストップ部６２側の上記Ｐ型不純物層２２は、このチャネルストップ部６２と接合するように形成されている。このように、固体撮像装置３が構成されている。
【００３２】
本発明の固体撮像装置３は、センサ部２０のＰ型拡散層を、半導体基板１０の最上層に形成された低濃度の第１Ｐ型不純物層２４と、上記第１Ｐ型不純物層２４の下部に接合して半導体基板１０に形成された高濃度の第２Ｐ型不純物層２５とにより構成し、高濃度の第２Ｐ型不純物層２５を読み出し部（読み出しゲート）３８より離した構成、すなわち、第２Ｐ型不純物層２５は、読み出し部３８側のＮ型不純物層２１よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成されている構成としたため、読み出し部３８への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧を低減できるという利点がある。さらに、チャネルストップ部６２側の上記第１、第２Ｐ型不純物層２４、２５は、このチャネルストップ部６２と接合するように形成されていることから、第１実施例の固体撮像装置１よりも暗電流特性の悪化を防ぐことができる。また、低濃度の第１Ｐ型不純物層２４を設けたことから、前記第２実施例の固体撮像装置２よりも暗電流特性に優れている。
【００３３】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係る第１実施例を、図５および図６の製造工程断面図によって説明する。この製造方法は、上記図１によって説明した固体撮像装置を製造する方法であり、前記図１と同様な構成部品には同一符号を付与して説明する。
【００３４】
図５（１）に示すように、通常の製造方法により、半導体基板１０に垂直レジスタの垂直電荷転送部３１のチャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３とを形成する。また、半導体基板１０に１画素に形成されるセンサ部（後に形成）、読み出し部３８および垂直電荷転送部３１を画素毎に分離するチャネルストップ部６１、６２を形成する。さらに、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５を形成する。
【００３５】
したがって、半導体基板１０には、入射光を光電変換するセンサ部が形成されるセンサ形成予定領域２０Ａの一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成される。また、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成される。また、上記センサ形成予定領域２０Ａの他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成される。
【００３６】
次いで、図５（２）に示すように、半導体基板１０のセンサ形成予定領域２０Ａ上に設けられた上記電極３５の開口部３６より半導体基板１０中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層２１を形成する。このＮ型不純物層２１は、例えば１０12／ｃｍ3オーダーの濃度とする。またＮ型不純物層２１は、上記電極３５をマスクにしたイオン注入法により形成することができる。
【００３７】
次いで、図５（３）に示すように、電極３５側の全面にサイドウォール形成膜７１を形成する。このサイドウォール形成膜７１は、例えば酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜で形成することができる。その他、レジスト、有機絶縁膜等で形成することもできる。
【００３８】
その後、図６（４）に示すように、サイドウォール形成膜７１の全面をエッチバックする。その結果、上記サイドウォール形成膜７１によって、上記開口部３６の側壁に不純物導入のマスクとなるサイドウォール７２が形成される。
【００３９】
次いで、図６（５）に示すように、上記サイドウォール７２と上記電極３５とをマスクにして上記開口部３６より上記半導体基板１０中にＰ型不純物を高濃度に導入して上記Ｎ型不純物層２１上に接合するＰ型不純物層２２を形成する。このＰ型不純物層２２は、例えば１０13／ｃｍ3オーダーの濃度とする。
【００４０】
その後、図６（６）に示すように、不純物層を活性化させる熱処理を行う。この熱処理によって、上記Ｐ型不純物層２２が横方向に拡散して拡がり、Ｐ型不純物層２２の側部にＰ型不純物拡散領域２３が形成される。しかしながら、Ｐ型不純物拡散領域２３はＮ型不純物層２１上の内側にある。このようにして、Ｐ型不純物層２２、Ｐ型不純物拡散領域、Ｎ型不純物層２１によってセンサ部２０が構成される。このセンサ部２０と上記垂直電荷転送部３１との間の半導体基板１０が読み出し部３８になる。以上のようにして、固体撮像装置１を製造することができる。
【００４１】
本発明の固体撮像装置１の製造方法は、センサ部２０の高濃度のＰ型不純物層２２を読み出し部（読み出しゲート）３８より離すように、すなわち、開口部３６の読み出し部３８側を覆うマスクとなるサイドウォール７２を用いてＰ型不純物を半導体基板１０に導入することにより、センサ部２０のＰ型不純物層２２が、Ｎ型不純物層２１の読み出し部３８側よりもＮ型不純物層２１上内側に形成することができるため、読み出し部３８への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧を低減できるという利点がある。
【００４２】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係る第２実施例を、図７の製造工程断面図によって説明する。この製造方法は、上記図３によって説明した固体撮像装置を製造する方法であり、前記図３と同様な構成部品には同一符号を付与して説明する。
【００４３】
図７（１）に示すように、通常の製造方法により、半導体基板１０に垂直レジスタの垂直電荷転送部３１のチャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３とを形成する。また、半導体基板１０に１画素に形成されるセンサ部（後に形成）、読み出し部３８および垂直電荷転送部３１を画素毎に分離するチャネルストップ部６１、６２を形成する。さらに、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５を形成する。
【００４４】
したがって、半導体基板１０には、入射光を光電変換するセンサ部が形成されるセンサ形成予定領域２０Ａの一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成される。また、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成される。また、上記センサ形成予定領域２０Ａの他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成される。
【００４５】
次いで、半導体基板１０のセンサ形成予定領域２０Ａ上に設けられた上記電極３５の開口部３６より半導体基板１０中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層２１を形成する。このＮ型不純物層２１は、上記電極３５をマスクにしたイオン注入法により形成することができる。
【００４６】
次いで、図７（２）に示すように、電極３５側の全面にレジスト膜７３を形成する。その後、通常のリソグラフィー技術により、レジスト膜７３を加工して、上記開口部３６の読み出し部３８側の側壁に不純物導入マスク７４を形成する。
【００４７】
次いで、図７（３）に示すように、上記不純物導入マスク７４をマスクにして上記開口部３６より上記半導体基板１０中にＰ型不純物を高濃度に導入して上記Ｎ型不純物層２１上に接合するＰ型不純物層２２を形成する。このＰ型不純物層２２は、例えば１０13／ｃｍ3オーダーの濃度となる。
【００４８】
次いで、上記不純物導入マスク７４を除去した後、図７（４）に示すように、不純物層を活性化させる熱処理を行う。この熱処理によって、上記Ｐ型不純物層２２が横方向に拡散して拡がり、Ｐ型不純物層２２の側部にＰ型不純物拡散領域２３が形成される。しかしながら、Ｐ型不純物拡散領域２３はＮ型不純物層２１上の内側にある。このようにして、Ｐ型不純物層２２、Ｐ型不純物拡散領域、Ｎ型不純物層２１によってセンサ部２０が構成される。このセンサ部２０と上記垂直電荷転送部３１との間の半導体基板１０が読み出し部３８になる。また、上記Ｐ型不純物層２２は、チャネルストップ部６２に接合するように形成される。以上のようにして、固体撮像装置２を製造することができる。
【００４９】
本発明の固体撮像装置２の製造方法は、センサ部２０の高濃度のＰ型不純物層２２を読み出し部（読み出しゲート）３８より離すように、すなわち、開口部３６の読み出し部３８側を覆うマスクとなる不純物導入マスク７４を用いてＰ型不純物を半導体基板１０に導入することにより、センサ部２０のＰ型不純物層２２が、Ｎ型不純物層２１の読み出し部３８側よりもＮ型不純物層２１上内側に形成することができるため、読み出し部３８への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、暗電流特性の悪化を抑えながら読み出し電圧を低減できるという利点がある。また、上記Ｐ型不純物層２２は、チャネルストップ部６２に接合するように形成されることから、第１実施例の固体撮像装置１よりも暗電流特性の向上が図れる。
【００５０】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係る第１実施例を、図８および図９の製造工程断面図によって説明する。この製造方法は、上記図４によって説明した固体撮像装置を製造する方法であり、前記図４と同様な構成部品には同一符号を付与して説明する。
【００５１】
図８（１）に示すように、通常の製造方法により、半導体基板１０に垂直レジスタの垂直電荷転送部３１のチャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３とを形成する。また、半導体基板１０に１画素に形成されるセンサ部２０読み出し部３８および垂直電荷転送部３１を画素毎に分離するチャネルストップ部６１、６２を形成する。さらに、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５を形成する。
【００５２】
したがって、半導体基板１０には、入射光を光電変換するセンサ部が形成されるセンサ形成予定領域２０Ａの一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成される。また、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成される。また、上記センサ形成予定領域２０Ａの他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成される。
【００５３】
次いで、半導体基板１０のセンサ形成予定領域２０Ａ上に設けられた上記電極３５の開口部３６より半導体基板１０中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層２１を形成する。このＮ型不純物層２１は、上記電極３５をマスクにしたイオン注入法により形成することができる。
【００５４】
次いで、図８（２）に示すように、半導体基板１０のセンサ形成予定領域上に設けられた上記電極３５の開口部３６より半導体基板１０中にＰ型不純物を低濃度に導入して第１Ｐ型不純物層２４を形成する。この第１Ｐ型不純物層２４は、例えば１０12／ｃｍ3オーダーの濃度とするもので、０.１μｍ以下程度の深さとし、上記電極３５をマスクにしたイオン注入法により形成することができる。
【００５５】
次いで、図８（３）に示すように、電極３５側の全面にレジスト膜７３を形成する。その後、通常のリソグラフィー技術により、レジスト膜７３を加工して、上記開口部３６の読み出し部３８側の側壁に不純物導入マスク７４を形成する。
【００５６】
次いで、図９（４）に示すように、上記不純物導入マスク７４をマスクにして上記開口部３６より上記半導体基板１０中にＰ型不純物を高濃度に導入して上記第１Ｐ型不純物層２４の下に接合するとともに上記Ｎ型不純物層２１上に接合する第２Ｐ型不純物層２５を形成する。この第２Ｐ型不純物層２５は、例えば１０13／ｃｍ3オーダーの濃度とし、０．１μｍ〜０．５μｍ以下程度の深さとし、上記不純物導入マスク７４をマスクにしたイオン注入法により形成することができる。
【００５７】
次いで上記不純物導入マスク７４を除去した後、図９（５）に示すように、不純物層を活性化させる熱処理を行う。この熱処理によって、上記第１、第２Ｐ型不純物層２４、２５が横方向に拡散して拡がり、第１、第２Ｐ型不純物層２４、２５の側部にＰ型不純物拡散領域２６、２７が形成される。しかしながら、第２Ｐ型不純物拡散領域２７はＮ型不純物層２１上の内側にある。このようにして、Ｐ型不純物層２２、Ｐ型不純物拡散領域、Ｎ型不純物層２１によってセンサ部２０が構成される。このセンサ部２０と上記垂直電荷転送部３１との間の半導体基板１０が読み出し部３８になる。また、上記Ｐ型不純物層２２は、チャネルストップ部６２に接合するように形成される。以上のようにして、固体撮像装置３を製造することができる。
【００５８】
本発明の固体撮像装置３の製造方法は、センサ部２０のＰ型拡散層を、半導体基板１０の最上層に形成した低濃度の第１Ｐ型不純物層２４と、上記第１Ｐ型不純物層２４の下部と上記Ｎ型不純物層２１とに接合して半導体基板１０に形成した高濃度の第２Ｐ型不純物層２５とにより形成したことから、低濃度の第１Ｐ型不純物層２４により暗電流抑制効果を確保しながら、読み出し部３８に影響のある深さの高濃度なＰ型不純物層２５を読み出し部３８から離すことができる。すなわち、第２Ｐ型不純物層２５は、読み出し部３８側のＮ型不純物層２１よりもＮ型不純物層２１上の内側に形成する構成としたため、読み出し部３８への高濃度のＰ型不純物の位置的影響、およびＰ型不純物の拡散の影響を抑制して、読み出し電圧を低減できるという利点がある。また、チャネルストップ部６２側の上記第１、第２Ｐ型不純物層２４、２５は、このチャネルストップ部６２と接合するように形成することからも暗電流特性の悪化を防ぐことができる。また、低濃度の第１Ｐ型不純物層２４を形成することから、固体撮像装置２よりも暗電流特性に優れている。
【００５９】
また、上記第１、第２Ｐ型不純物層２４、２５、Ｎ型不純物層２１を形成するイオン注入では、半導体基板１０上の膜構造や所望のＰ型不純物層の領域（深さ）によっては注入エネルギーや不純物濃度（ドーズ量）を調整する。例えば電極３５下に形成される酸化膜もしくは窒化膜からなる絶縁膜がセンサ部２０上の開口部３６底部に残っている状態でイオン注入する場合には、注入エネルギーをやや高めに設定する。
【００６０】
次に、本発明の固体撮像装置の製造方法に係るサイドウォールの別の形成方法を、図１０の概略構成断面図によって説明する。
【００６１】
図１０（１）に示すように、通常の製造方法により、半導体基板１０に垂直レジスタの垂直電荷転送部３１のチャネルとなるＮ型不純物層３２とスミアおよびブルーミング抑止用のＰ型不純物層３３とを形成する。また、半導体基板１０に１画素に形成されるセンサ部２０読み出し部３８および垂直電荷転送部３１を画素毎に分離するチャネルストップ部６１、６２を形成する。さらに、半導体基板１０の垂直電荷転送部３１上および読み出し部３８上に絶縁膜３４を介して電極（転送電極および読み出し電極）３５を形成する。
【００６２】
したがって、半導体基板１０には、入射光を光電変換するセンサ部が形成されるセンサ形成予定領域２０Ａの一方側における半導体基板１０に読み出し部３８を介して垂直レジスタを構成する垂直電荷転送部３１が形成される。また、上記垂直電荷転送部３１において読み出し部３８とは反対側の半導体基板１０にはチャネルストップ部６１が形成される。また、上記センサ形成予定領域２０Ａの他方側における半導体基板１０にはチャネルストップ部６２が形成される。
【００６３】
次いで、半導体基板１０のセンサ形成予定領域２０Ａ上に設けられた上記電極３５の開口部３６より半導体基板１０中にＮ型不純物を導入してＮ型不純物層２１を形成する。このＮ型不純物層２１は、上記電極３５をマスクにしたイオン注入法により形成することができる。
【００６４】
次いで、斜めスパッタリング法によって、電極３５側の全面に絶縁膜７５を形成する。この絶縁膜７５は、例えば酸化シリコン膜もしくは窒化シリコン膜で形成することができる。その他、斜めスパッタリング法により形成することができるものであれば用いることができる。その後、絶縁膜７５の全面をエッチバックする。
【００６５】
その結果、図１０（２）に示すように、上記絶縁膜７５によって、上記読み出し部３８側の上記開口部３６の側壁に不純物導入のマスクとなるサイドウォール７６が形成される。このように、センサ部２０が一方向に配列されているものであれば、斜めスパッタリング法とエッチバックとにより、容易に一方向のみにサイドウォール７６を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の固体撮像装置およびその製造方法は、一例としてＣＣＤ型のカメラに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】固体撮像装置に係る第１実施例を示した概略構成断面図である。
【図２】一般的な電荷結合素子型の固体撮像素子のレイアウト構成を示した平面レイアウト図である。
【図３】固体撮像装置に係る第２実施例を示す概略構成断面図である。
【図４】固体撮像装置に係る第３実施例を示す説明図である。
【図５】固体撮像装置の製造方法に係る第１実施例を示す製造工程断面図である。
【図６】固体撮像装置の製造方法に係る第１実施例を示す製造工程断面図である。
【図７】固体撮像装置の製造方法に係る第２実施例を示す製造工程断面図である。
【図８】固体撮像装置の製造方法に係る第３実施例を示す製造工程断面図である。
【図９】固体撮像装置の製造方法に係る第３実施例を示す製造工程断面図である。
【図１０】本発明の固体撮像装置の製造方法に係るサイドウォールの別の形成方法を示す概略構成断面図である。
【図１１】従来のＣＣＤ型の固体撮像装置を説明する概略構成断面図である。
【図１２】従来のＣＣＤ型の固体撮像装置の製造方法を説明する製造工程断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…固体撮像装置、１０…半導体基板、２０…センサ部、２１…Ｎ型不純物層、２２…Ｐ型不純物層、３１…垂直電荷転送部、３８…読み出し部、６１，６２…チャネルストップ部
【図１】
2005072535.tif 000003
【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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