(57)【要約】【課題】  波長の長い色用フォトダイオードから、隣接する他の色用フォトダイオードに信号電荷が入り込むことによって生じる混色や暗電流を低減した固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  Ｐ型ウェル２と、Ｐ型ウェル２に設けられたＮ型の信号蓄積領域５と、Ｐ型ウェル２の上部において信号蓄積領域５に離間して設けられたＮ型ドレイン領域７と、信号蓄積領域５とＮ型ドレイン領域７との間において、Ｐ型ウェル２の上にゲート絶縁膜８を介して設けられたゲート電極９と、Ｐ型ウェル２において信号蓄積領域５の下に設けられたＮ型のキャリア吸収領域１０とを具備することを特徴としている。【選択図】  図２
2005209695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、
前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域に離間して設けられた第２導電型の第３半導体領域と、
前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記第１半導体領域において前記第２半導体領域の下に設けられた第２導電型の第４半導体領域とを具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
第１導電型の第１半導体領域と、
前記第１半導体領域に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、
前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域に離間して設けられた第２導電型の第３半導体領域と、
前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記第１半導体領域の上に前記第２半導体領域と対向して設けられたカラーフィルタとを具備する単位セルが複数個配置され、
前記複数の単位セルに設けられた前記カラーフィルタが、透過波長が互いに異なる複数種類のカラーフィルタにより構成され、
前記複数種類のカラーフィルタのうち、最も透過波長の長いカラーフィルタが設けられた単位セルを除く単位セルが、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域の下に設けられた第２導電型の第４半導体領域を具備することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１半導体領域において前記第２半導体領域と前記第４半導体領域との間に設けられた、前記第１半導体領域よりも不純物濃度が高い第１導電型の第５半導体領域を更に具備することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１半導体領域において前記第１半導体領域の上面と前記第２半導体領域との間に設けられた第１導電型の第６半導体領域を更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の固体撮像装置。
【請求項５】
第１導電型の第１半導体領域に第２導電型の第２半導体領域を形成する工程と、
前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域を形成する領域に離間して、第２導電型の第３半導体領域を形成する工程と、
前記第２半導体領域を形成する領域と前記第３半導体領域を形成する領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、
前記第１半導体領域において前記第２半導体領域を形成する領域の下に、第２導電型の第４半導体領域を形成する工程とを具備する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、光電変換によって画像を得る固体撮像装置およびその製造方法に関し、特にＭＯＳ型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】
固体撮像装置としては、ＣＣＤ型固体撮像装置とＭＯＳ型固体撮像装置が知られている。ＭＯＳ型固体撮像装置は、微細化が可能であり、また、単一電源で駆動できること、そして、撮像部や周辺回路を含め、全てをＭＯＳプロセスで作製できて、１つの集積回路としてチップを構成できること、などの利点から、近年、注目を集めている。また、ＭＯＳ型固体撮像装置は、セルの光電変換部で検出した信号をトランジスタで増幅するものであり、高感度であるという特徴を有する。また、このような固体撮像装置は、画素数の増加やイメージサイズの縮小による画素サイズの縮小に適しているとして期待されている。
【０００３】
この従来の固体撮像装置について図１０および図１１を参照しながら説明する（例えば、特許文献１参照）。従来の固体撮像装置の単位セルの断面構造を図１０に示す。図１０は、従来の固体撮像装置の単位セルのうち、フォトダイオードと読み出しトランジスタとを含んだ領域の断面図である。
【０００４】
Ｐ型シリコン基板２０１の上部にＰ型ウェル２０２が設けられ、このＰ型ウェル２０２に素子分離領域２０３が設けられている。Ｐ型ウェル２０２の上部には、Ｎ型の信号蓄積領域２０４がＰ型ウェル２０２の上面から離間して設けられている。また、Ｐ型ウェル２０２の上部において、Ｐ型ウェル２０２の上面と信号蓄積領域２０４との間にＰ型シールド領域２０５が設けられている。そして、これらのＰ型ウェル２０２、Ｐ型バリア領域２０４および信号蓄積領域２０５により単位セルのフォトダイオードが形成されている。また、Ｐ型ウェル２０２の上に信号蓄積領域２０４と対向してカラーフィルタ（図示せず）が設けられており、このカラーフィルタの分光特性により、フォトダイオードの分光特性が決定される。
【０００５】
Ｐ型ウェル２０２の上部に、Ｎ型ドレイン領域２０６が信号蓄積領域２０４に離間して設けられている。この信号蓄積領域２０４とＮ型ドレイン領域２０６との間には、Ｐ型ウェル２０２上にゲート絶縁膜２０７を介して読み出しゲート電極２０８が設けられている。
【０００６】
従来の固体撮像装置における隣接した３つのフォトダイオードの信号蓄積領域とその周辺領域を図１１に示す。Ｐ型ウェル２０２の上部に、第１の信号蓄積領域２０４ａ、第２の信号蓄積領域２０４ｂおよび第３の信号蓄積領域２０４ｃが離間して形成されている。また、信号蓄積領域２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ上のＰ型ウェル２０２の表面領域には、第１のＰ型シールド領域２０５ａ、第２の信号蓄積領域２０５ｂおよび第３の信号蓄積領域２０５ｃが形成されている。第１乃至３の信号蓄積領域２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、異なる分光特性を有するフォトダイオードである。
【０００７】
フォトダイオードによる画素の色配列が、ＲＧＢ色配列（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）である場合、例えば、第１の信号蓄積領域２０４ａが赤色用フォトダイオード，第２の信号蓄積領域２０４ｂが緑色用フォトダイオード，第３の信号蓄積領域２０４ｃが青色用フォトダイオードである。入射光によって発生する光電荷密度は、Ｐ型ウェル２０２を構成しているシリコン基板の電気的特性から、波長の長い光（赤色＞緑色＞青色）ほど、Ｐ型ウェル２０２の深い位置に分布している。
【特許文献１】特公昭６１−２６２７０号公報（第３頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、画素サイズの縮小化に伴って、隣接するフォトダイオードの距離が短くなってきている。このため、上記した従来の固体撮像装置では、波長の長い光（赤色）を入射することによってシリコン基板の深い位置で発生した信号電荷が、図１１の矢印に示すように、隣接するフォトダイオードの信号蓄積領域内に入り込むことがあった。このように、従来の固体撮像装置には、波長の長い赤色用フォトダイオードから、隣接する緑色用フォトダイオードや青色用フォトダイオードに信号電荷が入り込むことによって、混色を引き起こしたり、暗電流が増大するという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の背景からなされたものであり、波長の長い色用フォトダイオードから、隣接する他の色用フォトダイオードに信号電荷が入り込むことによって生じる混色や暗電流を低減した固体撮像装置およびそ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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域に離間して設けられた第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域の下に設けられた第２導電型の第４半導体領域とを具備することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係る固体撮像装置は、第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域に離間して設けられた第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記第１半導体領域の上に前記第２半導体領域と対向して設けられたカラーフィルタとを具備する単位セルが複数個配置され、前記複数の単位セルに設けられた前記カラーフィルタが、透過波長が互いに異なる複数種類のカラーフィルタにより構成され、前記複数種類のカラーフィルタのうち、最も透過波長の長いカラーフィルタが設けられた単位セルを除く単位セルが、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域の下に設けられた第２導電型の第４半導体領域を具備することを特徴としている。
【００１２】
更に、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、第１導電型の第１半導体領域に第２導電型の第２半導体領域を形成する工程と、前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域を形成する領域に離間して、第２導電型の第３半導体領域を形成する工程と、前記第２半導体領域を形成する領域と前記第３半導体領域を形成する領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域を形成する領域の下に、第２導電型の第４半導体領域を形成する工程とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、波長の長い色用フォトダイオードから、隣接する他の色用フォトダイオードに信号電荷が入り込むことによって生じる混色や暗電流を低減した固体撮像装置およびそ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】
【００１４】
以下に、本発明に係る固体撮像装置およびその製造方法についての実施例を図１乃至８を参照しながら説明する。
【００１５】
まず、本実施例に係る固体撮像装置の単位セルの回路構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係る固体撮像装置の単位セルの回路構成を示す図である。
【００１６】
本実施例に係る固体撮像装置の単位セルは、図１に示すように、光電変換部である信号を蓄積するフォトダイオード１０１、信号走査回路部である信号を読み出す読み出しトランジスタ１０２，信号を増幅する増幅トランジスタ１０３，信号を読み出すラインを選択する垂直選択トランジスタ１０４，フォトダイオード１０１の信号電荷をリセットするリセットトランジスタ１０５を具備している。
【００１７】
読み出しトランジスタ１０２のゲート電極（読み出しゲート電極）をオンすることによって、信号電荷が蓄積されているフォトダイオード１０１の信号を読み出す。水平方向に配線されている水平アドレス線１０６は垂直選択トランジスタ１０４のゲート電極に接続されており、信号を読み出すラインを選択する。リセットアドレス線１０７は、リセットトランジスタ１０５のゲート電極に接続されている。また、増幅トランジスタ１０３のゲート電極は、読み出しトランジスタ１０２のドレインに接続されており、増幅トランジスタ１０３のソースは、垂直選択トランジスタ１０４のドレインに接続されている。垂直選択トランジスタ１０４のソースは、垂直信号線１０８に接続されている。増幅トランジスタ１０３のドレインは、電源１０９の電源電圧ＶＤＤに接続されている。この電源１０９の電源電圧ＶＤＤは、２．８Ｖ以下である。このような単位セルを複数個配置することによって画素アレイを構成し、撮像領域が構成されている。なお、以下においては、この画素アレイがＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）画素により構成される場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
次に、本実施例に係る固体撮像装置の単位セルの断面構造について図２を参照しながら説明する。図２は、本実施例に係る固体撮像装置の単位セルのうち、フォトダイオード１０１と読み出しトランジスタ１０２とを含んだ領域の断面図である。
【００１９】
Ｐ型シリコン基板１の上部にＰ型ウェル２（第１半導体領域）が設けられ、このＰ型ウェル２に素子分離領域３が設けられている。Ｐ型ウェル２の上部には、Ｐ型バリア領域４（第５半導体領域）がＰ型ウェル２の上面から離間して設けられている。また、Ｐ型ウェル２の上部において、Ｐ型ウェル２の上面とＰ型バリア領域４との間にＮ型の信号蓄積領域５（第２半導体領域）が設けられている。更に、Ｐ型ウェル２の上部において、Ｐ型ウェル２の上面と信号蓄積領域５との間にＰ型シールド領域６（第６半導体領域）が設けられている。Ｐ型シールド領域６は素子分離領域３に接続されることで接地されている。このＰ型シールド領域６により、Ｐ型ウェル２の表面の結晶欠陥等の乱れによって生じるリーク電流を低減することができる。そして、これらのＰ型ウェル２、Ｐ型バリア領域４、信号蓄積領域５およびＰ型シールド領域６により単位セルのフォトダイオード１０１が形成されている。また、Ｐ型ウェル２の上に信号蓄積領域５と対向してカラーフィルタ（図示せず）が設けられており、このカラーフィルタの分光特性により、フォトダイオード１０１の分光特性が決定される。
【００２０】
Ｐ型ウェル２の上部に、Ｎ型ドレイン領域７（第３半導体領域）が信号蓄積領域５に離間して設けられている。この信号蓄積領域５とＮ型ドレイン領域７との間には、Ｐ型ウェル２上にゲート絶縁膜８を介して読み出しゲート電極９が設けられている。また、Ｐ型ウェル２においてＰ型バリア領域４の下にＮ型のキャリア吸収領域１０（第４半導体領域）がＰ型バリア領域４に離間して設けられている。
【００２１】
Ｐ型ウェル２の不純物濃度は、例えば、約１×１０１４〜１×１０１8ｃｍ−３である。Ｐ型バリア領域４の不純物濃度は、比較的高濃度であり、Ｐ型ウェル２の不純物濃度よりも１桁ほど高く、例えば、約１×１０１５〜１×１０１9ｃｍ−３である。また、信号蓄積領域５の不純物濃度は、例えば、約１×１０１５〜１×１０20ｃｍ−３である。更に、Ｐ型シールド領域６の不純物濃度は、信号蓄積領域５の不純物濃度よりも高く、例えば、約１×１０１６〜１×１０21ｃｍ−３である。更にまた、Ｎ型のキャリア吸収領域１０の不純物濃度は、例えば、約１×１０１６〜１×１０１8ｃｍ−３である。
【００２２】
次に、ＲＧＢ画素の色配列を図３（ａ）および図３（ｂ）に示す。また、図４は、図３（ａ）中のＡ−Ａ線、図３（ｂ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、隣接した３つのフォトダイオードの信号蓄積領域とその周辺領域を簡略化して示している。
【００２３】
Ｐ型シリコン基板１の上部に設けられたＰ型ウェル２に、素子分離領域３が設けられている。また、Ｐ型ウェル２の上部において素子分離領域３により分離された領域に、第１の信号蓄積領域５ａ、第２の信号蓄積領域５ｂおよび第３の信号蓄積領域５ｃが離間して設けられている。また、Ｐ型ウェル２の表面領域に、第１乃至３の信号蓄積領域５ａ、５ｂ、５ｃに離間して、第１乃至３のＮ型ドレイン領域（図示せず）が設けられている。更に、第１乃至３の信号蓄積領域５ａ、５ｂ、５ｃの下には、第１乃至３のＰ型バリア領域４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。更にまた、第１乃至３のＰ型バリア領域４ａ、４ｂ、４ｃの下に、キャリア吸収領域１０が連続して設けられている。
【００２４】
また、第1乃至３の信号蓄積領域５ａ、５ｂ、５ｃとＰ型ウェル２の上面との間に、第１のＰ型シールド領域６ａ、第２のＰ型シールド領域６ｂおよび第３のＰ型シールド領域６ｃが離間して設けられている。これらの第１乃至３のＰ型シールド領域６ａ、６ｂ、６ｃは、素子分離領域３に接続されている。更に、第１乃至３の信号蓄積領域５ａ、５ｂ、５ｃと第１乃至３のＮ型ドレイン領域との各々の間において、Ｐ型ウェル２の上にゲート絶縁膜（図示せず）を介して信号蓄積領域５ａ、５ｂ、５ｃの信号を読み出す読み出しゲート電極（図示せず）が設けられている。
【００２５】
更に、Ｐ型ウェル２の上に、第１乃至３の信号蓄積領域５ａ、５ｂ、５ｃの各々に対向してカラーフィルタが設けられている。これらのカラーフィルタは透過波長が互いに異なっており、第１の信号蓄積領域５ａには赤色用カラーフィルタが設けられ、第２の信号蓄積領域５ｂには緑色用カラーフィルタが設けられ、第３の信号蓄積領域５ｃには青色用カラーフィルタが設けられている。これにより、Ｐ型ウェル２、第１のＰ型バリア領域４ａ、第１の信号蓄積領域５ａおよび第１のＰ型シールド領域６ａにより、赤色用フォトダイオードが形成され、Ｐ型ウェル２、第２のＰ型バリア領域４ｂ、第２の信号蓄積領域５ｂおよび第２のＰ型シールド領域６ｂにより、緑色用フォトダイオードが形成されている。また、Ｐ型ウェル２、第３のＰ型バリア領域４ｃ、第３の信号蓄積領域５ｃおよび第３のＰ型シールド領域６ｃにより、青色用フォトダイオードが形成されている。
【００２６】
次に、図１乃至４に示した本実施例に係る固体撮像装置の製造方法について図５および図６を参照しながら説明する。図５および図６は、本実施例に係る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示すように、Ｐ型ウェル２に素子分離領域３を形成する。続いて、Ｎ型不純物をイオン注入することにより、Ｐ型ウェル２の内部にＰ型ウエル２の上面から離間してキャリア吸収領域１０を形成する。
【００２８】
次に、図５（ｂ）に示すように、Ｐ型バリア領域４を形成する領域を開口するようにレジスト１１をパターニングする。そして、レジスト１１をマスクとしてＰ型ウェル２にＰ型不純物をイオン注入することにより、Ｐ型ウェル２の上部にＰ型ウェル２の上面に離間してＰ型バリア領域４を形成する。
【００２９】
次に、図５（ｃ）に示すように、レジスト１１をマスクとしてＮ型不純物をイオン注入することにより、Ｐ型ウェル２に形成されたＰ型バリア領域４の上にＮ型の信号蓄積領域５を形成する。また、レジスト１１を除去した後に、Ｐ型ウェル２の上にゲート絶縁膜８を介して読み出しゲート電極９を形成する。
【００３０】
次に、図６（ａ）に示すように、Ｐ型ウェル２の上面のうち、読み出しゲート電極９に対して信号蓄積領域５が設けられた側を露出するようにレジスト１２をパターニングする。続いて、レジスト１２をマスクとしてＰ型不純物をイオン注入することにより、Ｐ型ウェル２の上面と信号蓄積領域５との間に、Ｐ型シールド領域６を素子分離領域３に接続して形成する。この工程により、Ｐ型ウェル２、Ｐ型バリア領域４、信号蓄積領域５およびＰ型シールド領域６を有するフォトダイオードが形成される。
【００３１】
次に、レジスト１２を除去し、図６（ｂ）に示すように、Ｐ型ウェル２の上面のうち、読み出しゲート電極９に対して信号蓄積領域５が設けられた側にレジスト（図示せず）をパターニングする。そして、レジストをマスクとしてＰ型ウェル２の上部にＮ型不純物をイオン注入することにより、信号蓄積領域５に離間してＮ型ドレイン領域７を形成する。続いて、レジストを除去する。
【００３２】
以上において説明した本実施例に係る固体撮像装置は、Ｐ型バリア領域４、信号蓄積領域５およびＰ型シールド領域６を有するフォトダイオードの下に、Ｐ型ウェル２の導電型と逆の導電型を有するキャリア吸収領域１０が設けられている。このため、本実施例に係る固体撮像装置は、図４中に矢印で示すように、波長が長い光用フォトダイオードの信号蓄積領域５ａから隣接したフォトダイオードの信号蓄積領域５ｂ、５ｃに入り込んだ信号電荷をキャリア吸収領域１０で吸収し、混色や暗電流を低減することができる。
【００３３】
また、本実施例に係る固体撮像装置は、Ｎ型ドレイン領域７が信号蓄積領域５と比較して浅い位置に形成されているため、波長が長い色用フォトダイオード（例えば、赤色用フォトダイオードなど）の信号蓄積領域から、隣接したフォトダイオードの信号蓄積領域へ信号電荷が入り込みにくい構成となっている。
【００３４】
なお、キャリア吸収領域１０の深さ位置は、Ｐ型ウェル２の上面から３μｍ以下であることが望ましい。キャリア吸収領域１０の深さ位置と無電界領域の拡がりとの関係についてのシミュレーション結果を図７に示す。図７において、横軸は、キャリア吸収領域１０の深さ位置、つまり、Ｐ型ウェル２の上面からキャリア吸収領域１０の上面までの距離を示している。また、縦軸は、無電界領域の拡がり、つまり、Ｐ型シールド領域６とキャリア吸収領域１０との間における電界の勾配が無い領域の深さ方向の拡がりを示している。ここでは、Ｐ型ウェル２の不純物濃度を２×１０１５ｃｍ−３とし、キャリア吸収領域１０の不純物濃度を２×１０１７ｃｍ−３としてシミュレーションを行っている。図７に示すように、Ｐ型ウェル２の上面からキャリア吸収領域１０の上面までの距離を３μｍ以下とすることで、無電界領域をなくすことができる。
【００３５】
図４に示した本実施例に係る固体撮像装置における信号電荷の流れを図８に示す。図８（ａ）は、キャリア吸収領域１０の深さ位置がＰ型ウェル２の上面から３μｍ以下である場合を示し、図８（ｂ）は、キャリア吸収領域１０の深さ位置がＰ型ウェル２の上面から３μｍ以上である場合を示している。キャリア吸収領域１０の深さ位置がＰ型ウェル２の上面から３μｍ以上である場合は、Ｐ型シールド領域６とキャリア吸収領域１０との間に無電界領域が存在するため、図８（ｂ）の矢印に示すように、Ｐ型シールド領域６とキャリア吸収領域１０との間に発生した信号電荷が隣接するフォトダイオードに流れてしまい、混色の問題が生じる。一方、キャリア吸収領域１０の深さ位置がＰ型ウェル２の上面から３μｍ以上である場合は、Ｐ型シールド領域６とキャリア吸収領域１０との間の電界勾配により、図８（ｂ）の矢印に示すように、信号電荷はＰ型ウェル２の上面へと流れ、信号電荷が発生した箇所から最も近いフォトダイオードに吸収される。このように、キャリア吸収領域１０の深さ位置をＰ型ウェル２の上面から３μｍ以下にすると、より効果的に混色を防止することができる。
【００３６】
続いて、本実施例の変形例に係る固体撮像装置について図９を参照しながら説明する。図９は、本実施例の変形例に係る固体撮像装置の隣接する３つの単位セルの断面構造を示す簡略図であり、本実施例での図４に対応した図面である。
【００３７】
赤色用フォトダイオード以外の信号蓄積領域、すなわち、第２および第３の信号蓄積領域５ｂ、５ｃの下に、キャリア吸収領域１０が連続して設けられている。一方、赤色用フォトダイオードの信号蓄積領域、すなわち、第１のＰ型バリア領域５ａの下には、キャリア吸収領域１０が設けられておらず、キャリア吸収領域１０は選択的に形成されている。つまり、最も透過波長の長いカラーフィルタが設けられた単位セル以外の単位セルにおいて、Ｐ型バリア領域の下にキャリア吸収領域１０が連続して設けられており、最も透過波長が長いカラーフィルタが設けられた単位セルにはキャリア吸収領域１０が設けられていない。なお、この本実施例の変形例に係る固体撮像装置は、図５（ａ）に示したキャリア吸収領域１０を形成する工程において、最も透過波長の長いカラーフィルタが設けられた単位セルを覆ってレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてイオン注入を行い、キャリア吸収領域１０を形成することにより製造することができる。
【００３８】
一般的に、半導体による光の吸収は、光の波長によって異なる。波長の短い光（例えば、青い光など）は、Ｐ型ウェル２の表面近傍で光電変換され、一方、波長の長い光（例えば、赤い光など）は、Ｐ型ウェル２の奥深くまで進入して光電変換される。このため、波長が長い色用フォトダイオードの信号蓄積領域の下にキャリア吸収領域１０が設けられていると、光電変換により生じた信号電荷が信号蓄積領域ではなくキャリア吸収領域１０に蓄積され、フォトダイオードの感度が低下してしまう可能性がある。しかしながら、本実施例の変形例に係る固体撮像装置は、図９に示したように、赤色用フォトダイオードの信号蓄積層５ａの下にキャリア吸収領域１０が設けられていない。このため、本実施例の変形例に係る固体撮像装置は、波長の長い色用フォトダイオードが設けられた単位セルの感度の低下を伴わずに、隣接したフォトダイオードの信号蓄積領域５ｂ、５ｃに入り込んだ信号電荷をキャリア吸収領域１０で吸収し、混色や暗電流を低減することができる。
【００３９】
なお、本実施例に係る固体撮像装置およびその製造方法においては、半導体基板としてＰ型シリコン基板を例に挙げて説明しているが、これに限られない。例えば、半導体基板をＮ型シリコン基板としても、各半導体領域の導電型を逆にすることによって、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施例に係る固体撮像装置およびその製造方法においては、Ｐ型シリコン基板１上にＰ型ウェル２を形成し、Ｐ型ウェル２にＮ型の信号蓄積領域５を形成する場合を示したが、これに限られない。例えば、Ｐ型シリコン基板１を第１半導体領域として、Ｐ型シリコン基板１の上部にＮ型の信号蓄積領域５を形成しても構わない。
【００４１】
更に、本実施例に係る固体撮像装置およびその製造方法においては、画素の色配列が、ＲＧＢ色配列である場合を示したが、これに限定されない。画素の色配列は、例えば、ＣＭＹＧ色配列（Ｃｙａｎ（シアン），Ｍａｇｅｎｔａ（マゼンタ），Ｙｅｌｌｏｗ，Ｇｒｅｅｎ）であってもよい。この場合、本実施例の変形例においては、マゼンダ用フォトダイオード以外のフォトダイオードにおいて信号蓄積領域の下にキャリア吸収領域を設ければよい。すなわち、画素の色配列に関係なく、透過波長が互いに異なる複数種類のカラーフィルタが設けられた単位セルのうち、最も透過波長の長いカラーフィルタが設けられた単位セル以外の単位セルにおいて、信号蓄積領域の下にキャリア吸収領域を設ければよい。
【００４２】
更に、本実施例に係る固体撮像装置の製造方法においては、Ｎ型の信号蓄積領域５を形成する際に、レジスト１１を形成し、このレジスト１１をマスクとしてイオン注入を行う方法を示したが、これに限られない。例えば、読み出しゲート電極９とのセルフアラインによって信号蓄積領域５を形成してもよい。
【００４３】
更に、本実施例に係る固体撮像装置の製造方法においては、Ｐ型バリア領域４を形成し、続いて、信号蓄積領域５及びＰ型シールド領域６を形成したが、これらの半導体領域を形成する順序は、これに限られない。工程の順序を入れ替えた場合においても、本実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
本発明は、実施段階ではその要旨を変更しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００４５】
以上、詳述したように、本発明に係る固体撮像装置およびその製造方法の特徴をまとめると以下の通りになる。
【００４６】
本発明に係る固体撮像装置は、第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域に離間して設けられた第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域の下に設けられた第２導電型の第４半導体領域とを具備することを特徴としている。
【００４７】
また、本発明に係る固体撮像装置は、第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域に設けられた第２導電型の第２半導体領域と、前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域に離間して設けられた第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域と前記第３半導体領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、前記第１半導体領域の上に前記第２半導体領域と対向して設けられたカラーフィルタとを具備する単位セルが複数個配置され、前記複数の単位セルに設けられた前記カラーフィルタが、透過波長が互いに異なる複数種類のカラーフィルタにより構成され、前記複数種類のカラーフィルタのうち、最も透過波長の長いカラーフィルタが設けられた単位セルを除く単位セルが、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域の下に設けられた第２導電型の第４半導体領域を具備することを特徴としている。
【００４８】
更に、本発明に係る固体撮像装置は、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域と前記第４半導体領域との間に設けられた、前記第１半導体領域よりも不純物濃度が高い第１導電型の第５半導体領域を更に具備することを特徴としている。
【００４９】
更に、本発明に係る固体撮像装置は、前記第１半導体領域において前記第１半導体領域の上面と前記第２半導体領域との間に設けられた第１導電型の第６半導体領域を更に具備することを特徴としている。
【００５０】
更に、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、第１導電型の第１半導体領域に第２導電型の第２半導体領域を形成する工程と、前記第１半導体領域の上部において前記第２半導体領域を形成する領域に離間して、第２導電型の第３半導体領域を形成する工程と、前記第２半導体領域を形成する領域と前記第３半導体領域を形成する領域との間において、前記第１半導体領域の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する工程と、前記第１半導体領域において前記第２半導体領域を形成する領域の下に、第２導電型の第４半導体領域を形成する工程とを具備することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例に係る固体撮像装置の単位セルの回路構成を示す回路図。
【図２】本発明の実施例に係る固体撮像装置の単位セルの構造を示す断面図。
【図３】本発明の実施例に係る固体撮像装置のＲＧＢ画素の色配列を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る固体撮像装置の隣接する３つの単位セルの断面構造を示す簡略図。
【図５】本発明の実施例に係る固体撮像装置の製造方法の第１工程を示す断面図。
【図６】本発明の実施例に係る固体撮像装置の製造方法の第２工程を示す断面図。
【図７】本発明の実施例に係る固体撮像装置における、キャリア吸収領域の位置と無電界領域の拡がりとの関係を示す図。
【図８】本発明の実施例に係る固体撮像装置における、信号電荷の流れを示す説明図。
【図９】本発明の実施例の変形例に係る固体撮像装置の隣接する３つの単位セルの断面構造を示す簡略図。
【図１０】従来の固体撮像装置の単位セルの構造を示す断面図。
【図１１】従来の固体撮像装置の隣接する３つの単位セルの断面構造を示す簡略図。
【符号の説明】
【００５２】
１…Ｐ型シリコン基板
２…Ｐ型ウェル
３…素子分離領域
４…Ｐ型バリア領域
４ａ…第１のＰ型バリア領域
４ｂ…第２のＰ型バリア領域
４ｃ…第３のＰ型バリア領域
５…信号蓄積領域
５ａ…第１の信号蓄積領域
５ｂ…第２の信号蓄積領域
５ｃ…第３の信号蓄積領域
６…Ｐ型シールド領域
６ａ…第１のＰ型シールド領域
６ｂ…第２のＰ型シールド領域
６ｃ…第３のＰ型シールド領域
７…Ｎ型ドレイン領域
８…ゲート絶縁膜
９…読み出しゲート電極
１０…キャリア吸収領域
１１…レジスト
１０１…フォトダイオード
１０２…読み出しトランジスタ
１０３…増幅トランジスタ
１０４…垂直選択トランジスタ
１０５…リセットトランジスタ
１０６…水平アドレス線
１０７…リセットアドレス線
１０８…垂直信号線
１０９…電源
【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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