(57)【要約】【課題】  特性の異なる複数種類のフォトダイオードを備え、各種類のフォトダイオードの不純物プロファイルが調整される固体撮像素子を製造する。【解決手段】  第１導電型半導体基板に第２導電型領域を形成する。第２導電型領域に、第１導電型の複数の垂直ＣＣＤチャネルを形成する。複数の垂直ＣＣＤチャネルの上方に、複数の垂直転送電極を形成し、複数の垂直ＣＣＤチャネルと合わせて垂直ＣＣＤ部を得る。第２導電型領域に、第１導電型不純物を半導体基板の法線方向と交差する方向から注入し第１不純物層を形成する。第２導電型領域に、第１導電型不純物を半導体基板の法線方向と交差する方向から注入し第２不純物層を形成する。第１及び第２の不純物層間に第２導電型の第３不純物層を形成する。第２導電型領域における、第１、第２及び第３の不純物層上方に、第２導電型の第４不純物層を形成する。【選択図】          図１
2005093866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１導電型の半導体基板内部に前記第１導電型とは逆の第２導電型の領域を形成する工程と、
（ｂ）前記第２導電型の領域内に、前記第１導電型の複数の垂直ＣＣＤチャネルを形成する工程と、
（ｃ）複数の前記垂直ＣＣＤチャネルの上方を覆うように、複数の垂直転送電極を形成し、複数の前記垂直ＣＣＤチャネルと合わせて垂直ＣＣＤ部を得る工程と、
（ｄ）前記第２導電型の領域内に、前記第１導電型の不純物を前記半導体基板の法線方向と交差する方向から注入することによって第１の不純物層を形成し、第１のフォトダイオードを形成する工程と、
（ｅ）前記第２導電型の領域内に、前記第１導電型の不純物を前記半導体基板の法線方向と交差する方向から注入することによって第２の不純物層を形成し、第２のフォトダイオードを形成する工程と、
（ｆ）前記第１及び第２の不純物層の間に前記第２導電型の第３の不純物層を形成する工程と、
（ｇ）前記第２導電型の領域内における、前記第１、第２及び第３の不純物層の上方に、前記第２導電型の第４の不純物層を形成する工程と
を有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１導電型がｎ型であり、前記第２導電型がｐ型である請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｄ）において前記第１導電型の不純物を注入する方向と、前記工程（ｅ）において前記第１導電型の不純物を注入する方向とが異なる方向である請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１導電型の複数の垂直ＣＣＤチャネルのうち、第１の垂直ＣＣＤチャネルに前記第１のフォトダイオードに蓄積された信号電荷が読み出され、その信号読み出し方向を第１の方向とするとき、前記工程（ｄ）において前記第１導電型の不純物を前記半導体基板の法線方向から前記第１の方向と逆方向に第１の角度だけ傾けて注入する請求項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】
前記第１導電型の複数の垂直ＣＣＤチャネルのうち、第２の垂直ＣＣＤチャネルに前記第２のフォトダイオードに蓄積された信号電荷が読み出され、その信号読み出し方向を第２の方向とするとき、前記工程（ｅ）において前記第１導電型の不純物を前記半導体基板の法線方向から前記第２の方向と逆方向に第２の角度だけ傾けて注入する請求項１〜４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６】
前記第１の角度と前記第２の角度とが異なる請求項４または５に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１または第２の角度が３°〜２８°である請求項４〜６のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｄ）において注入する前記第１導電型の不純物のドーズ量と、前記工程（ｅ）において注入する前記第１導電型の不純物のドーズ量とが異なる請求項１〜７のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｄ）において前記第１導電型の不純物を注入するときの加速エネルギと、前記工程（ｅ）において前記第１導電型の不純物を注入するときの加速エネルギとが異なる請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光部の各画素に複数の異なる特性の光電変換素子（フォトダイオード）を有する固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子として、電荷結合装置（ＣＣＤ）を用いて信号電荷を転送するＣＣＤ固体撮像素子や感光素子からの画像信号をＭＯＳトランジスタで増幅した後出力するＭＯＳ型固体撮像素子等が知られている。感光素子としては、主にフォトダイオードが用いられ、受光領域内に多数の画素が行列状に配置される。感光素子の配列は、行方向および列方向にそれぞれ一定ピッチで正方行列的に配列される場合や行方向および列方向に１つおきに位置をずらして(例えば１／２ピッチずつずらして)配列されるハニカム配列がある。
【０００３】
画素内に異なる感度で受光を行う２種類以上のフォトダイオードを備えた固体撮像素子が提案されている。（たとえば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照。）
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、先の提案による固体撮像素子を説明するための図である。
【０００４】
図３（Ａ）は、固体撮像素子の受光部の一部を示す概略的な平面図である。図３（Ａ）には、複数の画素３０が示されている。各画素３０は、異なる面積の受光領域を有し、感度の異なる２つのフォトダイオードである高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５、更に両フォトダイオード間に設けられたフォトダイオード間素子分離領域７を含んで形成される。高感度フォトダイオード６は相対的に広い面積を有し、主たる感光部を構成する。低感度フォトダイオード５は相対的に狭い面積を有し、従たる感光部を構成する。後述するが、高感度フォトダイオード６上方の遮光膜の開口率は、低感度フォトダイオード５上方のそれよりも大きい。高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積する。フォトダイオード間素子分離領域７は、１画素内にある２つのフォトダイオード（高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５）を電気的に分離する。
【０００５】
画素３０の右側に、垂直ＣＣＤチャネル２が配置されている。垂直ＣＣＤチャネル２の上方に、垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４及び垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３が形成されている。
【０００６】
垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４は、高感度フォトダイオード６から垂直ＣＣＤチャネル２への電荷読み出しを制御する。また、垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３は、低感度フォトダイオード５から垂直ＣＣＤチャネル２への電荷読み出しを制御する。両垂直転送電極３，４には駆動信号（転送電圧）が印加され、各画素３０から垂直ＣＣＤチャネル２に読み出された信号電荷を、全体として垂直方向（図１（Ａ）においては、下方向）に転送する。ただし、高感度フォトダイオード６から読み出された信号電荷と、低感度フォトダイオード５から読み出された信号電荷とは、別々に転送される。
【０００７】
素子分離領域１は、列方向（垂直方向）に存在する複数の画素３０及び列方向（垂直方向）に延在する垂直ＣＣＤチャネル２に沿って設けられ、それらを隣の列のそれらと電気的に分離する。
【０００８】
受光部においては、２つの垂直転送電極３，４の上方が、開口部８を有する遮光膜９で覆われている。遮光膜９は、受光部において、画素３０以外の領域に光が入射することを防止する。遮光膜９の開口部８は、各画素３０の上方に形成される。また、高感度フォトダイオード６上方の開口率は高く、低感度フォトダイオード５上方の開口率は低くなるように形成される。受光部に入射した光は、開口部８を通って各画素３０に入射する。
【０００９】
なお、図示した構成はハニカム構造の画素配列であり、図示した複数の画素３０は、縦方向及び横方向に半ピッチずれた位置に配置されている。
【００１０】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿った断面図である。たとえばｎ型の半導体基板１８の一表面に、ｐ型ウエル１７が形成されている。ｐ型ウエル１７の表面近傍に、２つのｎ型不純物層５ａ，６ａが形成され、フォトダイオードを構成している。相対的に大きな（高感度フォトダイオード）ｎ型不純物層６ａは、高感度フォトダイオード６を構成し、相対的に小さな(低感度フォトダイオード)ｎ型不純物層５ａは、低感度フォトダイオード５を構成する。フォトダイオード間素子分離領域７は、ｐ型不純物を添加することによって形成され、前述のように、（高感度フォトダイオード）ｎ型不純物層６ａと（低感度フォトダイオード）ｎ型不純物層５ａとを電気的に分離する。ｐ+型不純物層１２は、２つのフォトダイオード５，６を基板表面から離して埋め込む埋め込み領域である。
【００１１】
フォトダイオードを構成するｎ型不純物層５ａ，６ａの近傍に、ｎ型の不純物が添加された領域である垂直ＣＣＤチャネル２が配置されている。
【００１２】
半導体基板１８表面上には、たとえば熱酸化による酸化シリコン膜、その上にたとえばＣＶＤによる窒化シリコン膜、たとえばこの窒化シリコン膜表面を熱酸化して得られる酸化シリコン膜が、下からこの順に積層されたＯＮＯ膜で作られたゲート絶縁膜１１が形成され、その上にたとえばポリシリコンで形成された垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４及び垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３が形成される。各垂直転送電極３，４は、垂直ＣＣＤチャネル２の上方を覆うように配置されている。（高感度フォトダイオード）ｎ型不純物層６ａと垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４の下方の垂直ＣＣＤチャネル２と両者の間のｐ型ウエル１７が、高感度フォトダイオード６から垂直ＣＣＤチャネル２への読み出しトランジスタを構成する。また、（低感度フォトダイオード）ｎ型不純物層５ａと垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３の下方の垂直ＣＣＤチャネル２と両者の間のｐ型ウエル１７が、低感度フォトダイオード５から垂直ＣＣＤチャネル２への読み出しトランジスタを構成する。このため、２つのフォトダイオード５，６（ｎ型不純物層５ａ，６ａ）からの信号電荷は、それぞれ異なる方向へ読み出される。
【００１３】
各垂直転送電極３，４の上方に、絶縁膜を介して遮光膜９が、たとえばタングステンにより形成される。遮光膜９は画素３０内の２つのフォトダイオード５，６上方に開口部８を有し、受光部に入射する光１９は、開口部８から２つのフォトダイオード５，６に入射する。遮光膜９、フォトダイオード間素子分離領域７を形成することにより、２つのフォトダイオード５，６の各々に一旦蓄積された電荷がその後混合することを防止することができる。
【００１４】
図４（Ａ）は、図３（Ａ）に示す受光部を有する固体撮像素子の構成を示す概略的な平面図であり、図４（Ｂ）は、固体撮像素子を含んだ固体撮像装置の主要部を示す概略的なブロック図である。
【００１５】
図４（Ａ）を参照する。固体撮像素子は、たとえばハニカム配列され、２つのフォトダイオードを含む複数の画素３０、垂直ＣＣＤチャネル２（及びその上方の垂直転送電極３，４）を含んで構成される垂直ＣＣＤ部、垂直ＣＣＤ部に電気的に結合された水平ＣＣＤ部６６、ＣＣＤを駆動するための配線を有する駆動部６５、及び水平ＣＣＤ部６６の端部に設けられ、水平ＣＣＤ部６６からの出力電荷信号を増幅する増幅回路部６７を含んで構成される。
【００１６】
画素３０において、高感度または低感度フォトダイオードのいずれかに入射した光量に応じて発生、蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣＤチャネル２に読み出され、垂直ＣＣＤチャネル２内を、全体として水平ＣＣＤ部６６に向かう方向（垂直方向）に転送される。信号電荷は、駆動部６５から供給される駆動信号（転送電圧）によって垂直ＣＣＤチャネル２内を転送される。垂直ＣＣＤチャネル２の末端まで転送された信号電荷は、水平ＣＣＤ部６６内（水平ＣＣＤ部６６は、水平ＣＣＤチャネル及びその上方の水平転送電極を含んで構成され、その水平ＣＣＤチャネル内）を水平方向に転送され、増幅回路部６７で増幅されて外部に取り出される。
【００１７】
図４（Ｂ）を参照する。半導体チップで構成され、受光部と周辺回路領域とを含み、画素内の２種類のフォトダイオードごとに入射した光量に応じて信号電荷を発生して、発生した信号電荷に基づく画像信号をそれぞれ別々に転送し、供給する固体撮像素子５１、固体撮像素子５１を駆動するための駆動信号（転送電圧等）を発生し、固体撮像素子５１に供給する駆動信号発生装置５２、固体撮像素子５１から供給される２種類の画像信号（高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５に由来する画像信号）にノイズ低減、ホワイトバランス、データ圧縮等の処理を行う出力信号処理装置５３、出力信号処理装置５３に接続され、画像信号を記憶する、たとえば記憶カードである記憶装置５４、画像信号を表示する、たとえば液晶表示装置である表示装置５５、画像信号を外部に伝送するインターフェイスである伝送装置５６、必要に応じて画像信号を表示するテレビジョン５７を含んで、固体撮像装置は構成される。
【００１８】
駆動信号発生装置５２から固体撮像素子５１に供給される信号は、水平ＣＣＤ駆動信号、垂直ＣＣＤ駆動信号、出力アンプ駆動信号及び基板バイアス信号等である。また、高感度フォトダイオード６の蓄積電荷を読み出す信号と、低感度フォトダイオード５の蓄積電荷を読み出す信号を供給する。
【００１９】
記憶装置５４は、出力信号処理装置５３から画像信号を受け、記憶する２つの領域を有する。一方の領域は、高感度フォトダイオード６に基づく画像信号を記憶し、他方の領域は低感度フォトダイオード５に基づく画像信号を記憶する。
【００２０】
受光部に高感度フォトダイオード６と低感度フォトダイオード５とを用いることで、高解像度の画像やダイナミックレンジの広い画像を得ることができる。
【００２１】
【特許文献１】特願２００２−０１６８３５号
【特許文献２】特願２００２−３５６８１３号
【特許文献３】特開平１０−２８９０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、感度や飽和などの特性の異なる複数種類のフォトダイオードを備える固体撮像素子の製造方法であって、各種類のフォトダイオードの不純物プロファイルを調整することのできる固体撮像素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一観点によれば、（ａ）第１導電型の半導体基板内部に前記第１導電型とは逆の第２導電型の領域を形成する工程と、（ｂ）前記第２導電型の領域内に、前記第１導電型の複数の垂直ＣＣＤチャネルを形成する工程と、（ｃ）複数の前記垂直ＣＣＤチャネルの上方を覆うように、複数の垂直転送電極を形成し、複数の前記垂直ＣＣＤチャネルと合わせて垂直ＣＣＤ部を得る工程と、（ｄ）前記第２導電型の領域内に、前記第１導電型の不純物を前記半導体基板の法線方向と交差する方向から注入することによって第１の不純物層を形成し、第１のフォトダイオードを形成する工程と、（ｅ）前記第２導電型の領域内に、前記第１導電型の不純物を前記半導体基板の法線方向と交差する方向から注入することによって第２の不純物層を形成し、第２のフォトダイオードを形成する工程と、（ｆ）前記第１及び第２の不純物層の間に前記第２導電型の第３の不純物層を形成する工程と、（ｇ）前記第２導電型の領域内における、前記第１、第２及び第３の不純物層の上方に、前記第２導電型の第４の不純物層を形成する工程とを有する固体撮像素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、感度や飽和などの特性の異なる複数種類のフォトダイオードを備える固体撮像素子の製造方法であって、各種類のフォトダイオードの不純物プロファイルを調整することのできる固体撮像素子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】
【００２５】
本願発明者らは、背景技術で取り上げたような異なる感度特性を有するフォトダイオードを同一工程で作製した。しかし、不純物をイオン注入する際のドーズ量、加速エネルギ、注入角度などの条件を各フォトダイオードで独立に設定できないために、所望の不純物プロファイルを有するフォトダイオードを得ることが困難であった。たとえば高感度フォトダイオード、低感度フォトダイオードそれぞれの不純物注入場所の不純物濃度と面積とが異なるために、空乏層の深さやポテンシャル深さをコントロールすることが難しかった。この結果、フォトダイオードの分光感度にずれが生じ画像合成時の色Ｓ／Ｎの悪化を招いたり、電荷の基板掃き出し能力の低下、素子分離能力の悪化、飽和量の悪化、信号読み出し電圧の上昇による電荷読み出し能力の低下など、素子特性に問題が生じることがあった。
【００２６】
また、飽和量の確保と、低い信号読み出し電圧とは両立しがたい。１画素内に感度特性の異なる２つのフォトダイオードを備える固体撮像素子においては、各フォトダイオードの占有面積が減少するため、不純物の注入量を増やして飽和量を確保しなければならないが、その場合、信号読み出し電圧が上昇してしまう。一方、信号読み出し電圧を下げようとすれば飽和量は小さくなる。
【００２７】
大部分の信号電荷を担う高感度フォトダイオードの飽和量を十分に確保し、かつ、低感度フォトダイオードの読み出し電圧、基板引き抜き電圧を上昇させないためには、低感度フォトダイオードの飽和量を小さくせざるを得ない。
【００２８】
そこで本願発明者らは、以下の方法によって、感度や飽和などの特性の異なる複数種類のフォトダイオードを備え、各種類のフォトダイオードの不純物プロファイルが調整された固体撮像素子を製造した。
【００２９】
図１（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例による固体撮像素子の製造方法を説明するための概略的な断面図である。
【００３０】
図１（Ａ）を参照する。たとえばｎ型のシリコン基板である半導体基板１８を準備し、その表面からｐ型の不純物、たとえばホウ素をイオン注入し、ｐ型ウエル１７を形成する。
【００３１】
半導体基板１８表面上にゲート絶縁膜１１を形成する。ゲート絶縁膜１１は、たとえば熱酸化によるシリコン酸化膜、その上にたとえばＣＶＤで形成されたシリコン窒化膜、たとえばこのシリコン窒化膜表面を熱酸化して得られるシリコン酸化膜が、下からこの順に積層されたＯＮＯ膜でつくられる。
【００３２】
ｐ型ウエル１７の表面近傍にｎ型不純物、たとえばリンやヒ素をイオン注入し、垂直ＣＣＤチャネル２を形成する。またｐ型不純物、たとえばホウ素をイオン注入することで、素子分離領域１を形成する。更に、垂直ＣＣＤチャネル２上方を覆うように、たとえばポリシリコンで垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３及び垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４を形成する。２つの垂直転送電極３，４は、たとえばゲート絶縁膜１１上にＣＶＤでポリシリコンを堆積し、ポリシリコンにフォトリソグラフィとエッチングを施すことによって形成される。
【００３３】
図１（Ｂ）を参照する。２つの垂直転送電極３，４及びゲート絶縁膜１１上にレジスト２２を塗布した後、露光、現像を行い、レジスト２２を所定の位置（垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４上及びゲート絶縁膜１１上）にのみ残す。このようにパターニングされたレジスト２２と垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３をマスクとして、半導体基板１８の法線方向と交差する方向、たとえば低感度フォトダイオードが作製され、光電変換が行われた際に、垂直ＣＣＤチャネル２に信号電荷が読み出される方向と逆方向に向けて、半導体基板１８の法線方向から傾けた方向より、ｎ型不純物、たとえばリンやヒ素をイオン注入し、垂直転送電極３の端部下方に入り込むように、（低感度フォトダイオード）ｎ型不純物層５ａを形成する。
【００３４】
たとえば、リンを、加速エネルギ２５０ｋｅＶ〜２０００ｋｅＶ、ドーズ量１．０×１０１２〜１．０×１０１３ｃｍ−２、チルト角（半導体基板１８の法線方向から、低感度フォトダイオードの電荷読み出し方向と逆方向に傾ける角）７°でイオン注入を行い、ｎ型不純物層５ａを形成（低感度フォトダイオード５を作製）する。
【００３５】
図１（Ｃ）を参照する。２つの垂直転送電極３，４及びゲート絶縁膜１１上にレジスト２２を塗布した後、露光、現像を行い、レジスト２２を所定の位置（垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）３上及びゲート絶縁膜１１上）にのみ残す。このようにパターニングされたレジスト２２と垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）４をマスクとして、半導体基板１８の法線方向と交差する方向、たとえば高感度フォトダイオードが作製され、光電変換が行われた際に、垂直ＣＣＤチャネル２に信号電荷が読み出される方向と逆方向に向けて、半導体基板１８の法線方向から傾けた方向より、ｎ型不純物、たとえばリンやヒ素をイオン注入し、垂直転送電極４の端部下方に入り込むように、（高感度フォトダイオード）ｎ型不純物層６ａを形成する。
【００３６】
たとえば、リンを、加速エネルギ２５０ｋｅＶ〜２０００ｋｅＶ、ドーズ量１．０×１０１２〜１．０×１０１３ｃｍ−２、チルト角（半導体基板１８の法線方向から、高感度フォトダイオードの電荷読み出し方向と逆方向に傾ける角）７°でイオン注入を行い、ｎ型不純物層６ａを形成（高感度フォトダイオード６を作製）する。
【００３７】
なお、前述したように、高感度フォトダイオードと低感度フォトダイオードの信号電荷読み出し方向は異なるので、たとえば図１（Ｂ）に示した場合と図１（Ｃ）に示した場合とにおいては、ｎ型不純物を注入する方向も異なっている。
【００３８】
図１（Ｄ）を参照する。２つの垂直転送電極３，４及びゲート絶縁膜１１上にレジスト２２を塗布した後、露光、現像を行い、レジスト２２を所定の位置にのみ残す。レジスト２２の開口部を通して、半導体基板１８の法線方向（鉛直上方）から、ｐ型不純物、たとえばホウ素をイオン注入し、フォトダイオード間素子分離領域７を形成する。
【００３９】
たとえば、ホウ素を、加速エネルギ５０ｋｅＶ〜１０００ｋｅＶ、ドーズ量１．０×１０１２〜１．０×１０１３ｃｍ−２でイオン注入する。
【００４０】
図１（Ｅ）を参照する。２つの垂直転送電極３，４及びゲート絶縁膜１１上にレジスト２２を塗布した後、露光、現像を行い、レジスト２２を所定の位置にのみ残す。レジスト２２の開口部を通して、半導体基板１８の法線方向（鉛直上方）から、ｐ型不純物、たとえばホウ素をイオン注入し、ｎ型不純物層５ａ，６ａを埋め込むｐ+型不純物層１２を形成する。
【００４１】
たとえば、ホウ素を、加速エネルギ１ｋｅＶ〜１００ｋｅＶ、ドーズ量１．０×１０１２〜１．０×１０１６ｃｍ−２でイオン注入する。
【００４２】
図１（Ｆ）を参照する。垂直転送電極３，４上方に、絶縁膜を介してたとえばタングステンで遮光膜９を形成する。パターニングにより遮光膜９の開口部８を形成する。
【００４３】
実施例による固体撮像素子の製造方法によれば、感度特性の異なる複数種類のフォトダイオード（高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５）を、同一工程でなく、別々の工程で作製するので、フォトダイオードごとに不純物の注入量（ドーズ量）、注入の際の加速エネルギ及び注入角度を異ならせて作製することができる。感度特性の異なる複数種類のフォトダイオードの作製を、イオン注入条件を異ならせ別々の工程で行うことで、各フォトダイオードに所望の不純物プロファイルを形成することができる。空乏層の深さやポテンシャルの深さを制御することができる。各フォトダイオードの容量、基板掃き出し能力、信号読み出し能力、分光感度を所望の値に設定することができる。
【００４４】
なお、（高感度フォトダイオード）ｎ型不純物層６ａと（低感度フォトダイオード）ｎ型不純物層５ａとの形成順序は逆でもよい。
【００４５】
図１（Ｆ）には、ｎ型不純物の注入方向をそれぞれの電荷読み出し方向と逆方向に傾けて作製したために、ｎ型不純物層５ａ，６ａと対応する垂直転送電極（高感度及び低感度フォトダイオード読み出しゲート電極３，４）とがオーバーラップされた構造の固体撮像素子の断面を示した。この固体撮像素子においては、フォトダイオードの信号読み出し電圧を低く抑えることができる。
【００４６】
図１（Ｆ）に示した固体撮像素子を作製するためには、不純物の注入方向を、半導体基板１８の法線方向からフォトダイオードの電荷読み出し方向と逆方向に３°〜２８°傾けてイオン注入を行い、各フォトダイオードを作製することが好適であろう。
【００４７】
なおフォトダイオードと垂直ＣＣＤチャネル２との分離が強化された固体撮像素子を作製する際には、図１（Ｂ）及び（Ｃ）を用いて説明したイオン注入工程において、ｎ型不純物の注入方向をそれぞれの電荷読み出し方向と同じ側に傾けてイオン注入を行い、ｎ型不純物層５ａ，６ａを形成すればよい。
【００４８】
実施例による固体撮像素子の製造方法は、感度の異なる複数種類のフォトダイオードを異なるイオン注入条件で、別工程において行う点に特徴を有する。したがって製造される固体撮像素子は、フォトダイオード（ｎ型不純物層）の構成に関して特徴を有する。
【００４９】
上記の工程の他に、図４（Ａ）に示したような水平ＣＣＤ部６６、駆動部６５及び増幅回路部６７等を形成して固体撮像素子を得る。
【００５０】
図２は、図１を用いて説明した製造方法により製造した固体撮像素子の高感度フォトダイオード及び低感度フォトダイオードについて、半導体基板１８の深さ方向への電位分布を表す概略的なグラフである。横軸は半導体基板１８の深さ方向への距離を示し、縦軸は電位を示す。曲線（Ａ）は高感度フォトダイオード６の電位分布を示し、曲線（Ｂ）は低感度フォトダイオード５の電位分布を示す。
【００５１】
高感度フォトダイオード６と低感度フォトダイオード５とでは、半導体基板１８の深さ方向に沿って、異なる電位分布が形成されていることがわかる。これは両フォトダイオードをイオン注入条件を異ならせて別々に作製した結果である。
【００５２】
以上、ＣＣＤ型固体撮像素子を例にとって説明したが、それ以外の固体撮像素子に適応することも可能である。たとえば図５に示すような各画素３０が高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５を含み、高感度フォトダイオード６及び低感度フォトダイオード５に対応してそれぞれＭＯＳトランジスタ７０が接続されており、各フォトダイオードの蓄積電荷を選択的に読み出すことができる構成の固体撮像素子であってもよい。
【００５３】
なお、実施例における各領域の導電型をすべて逆にしてもよい。
【００５４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
上述した固体撮像素子及びその製造方法は、デジタルカメラ全般及びその製造方法に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は、実施例による固体撮像素子の製造方法を説明するための概略的な断面図である。
【図２】図１を用いて説明した製造方法により製造した固体撮像素子の高感度フォトダイオード及び低感度フォトダイオードについて、半導体基板の深さ方向への電位分布を表す概略的なグラフである。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来の固体撮像素子を説明するための図である。
【図４】（Ａ）は、図３（Ａ）に示す受光部を有する固体撮像素子の構成を示す概略的な平面図であり、（Ｂ）は、固体撮像素子を含んだ固体撮像装置の主要部を示す概略的なブロック図である。
【図５】各画素が高感度フォトダイオード及び低感度フォトダイオードを含み、高感度フォトダイオード及び低感度フォトダイオードに対応してそれぞれＭＯＳトランジスタが接続されており、各フォトダイオードの蓄積電荷を選択的に読み出すことができる構成の固体撮像素子を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  素子分離領域
２  垂直ＣＣＤチャネル
３  垂直転送電極（低感度フォトダイオード読み出しゲート電極）
４  垂直転送電極（高感度フォトダイオード読み出しゲート電極）
５  低感度フォトダイオード
５ａ  （低感度フォトダイオード）ｎ型不純物層
６  高感度フォトダイオード
６ａ  （高感度フォトダイオード）ｎ型不純物層
７  フォトダイオード間素子分離領域
８  開口部
９  遮光膜
１１  ゲート絶縁膜
１２  ｐ+型不純物層
１７  ｐ型ウエル
１８  半導体基板
１９  光
２２  レジスト
３０  画素
５１  固体撮像素子
５２  駆動信号発生装置
５３  出力信号処理装置
５４  記憶装置
５５  表示装置
５６  伝送装置
５７  テレビジョン
６５  駆動部
６６  水平ＣＣＤ部
６７  増幅回路部
７０  ＭＯＳトランジスタ
【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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