(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を信号電荷に光電変換する複数の受光部からそれぞれ、該複数の受光部毎に共有化された電荷検出部に、各読み出しゲート電極下の転送部をそれぞれ通して該信号電荷をそれぞれ読み出す固体撮像装置の製造方法において、
該転送部の不純物領域と該不純物領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が該各読み出しゲート電極で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う転送部の不純物領域形成工程と、
該転送部の不純物領域上にゲート酸化膜を介して該読み出しゲート電極を形成した後に、該受光部の電荷蓄積領域と該電荷蓄積領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が前記複数の受光部で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う電荷蓄積領域形成工程とを有し、
該電荷検出部が共有化されている複数の受光部が該半導体基板上で一列に並べられて形成されており、
該転送部の不純物領域形成工程は、該各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行い、
該電荷蓄積領域形成工程は、該複数の受光部を構成する各受光部の電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行う固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板上に、入射光を信号電荷に変換して蓄積可能とする複数の受光部と、該複数の受光部にそれぞれ蓄積された各信号電荷を読み出すための各転送部と、該複数の受光部にそれぞれ蓄積された各信号電荷の読み出しを制御するために該各転送部上に設けられた読み出しゲート電極と、該各転送部をそれぞれ通して読み出された各信号電荷を検出するために複数の画素部の各受光部に対して共通に設けられた電荷検出部とを有する固体撮像装置の製造方法において、
該各転送部の不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるようにイオン注入方向を設定してイオン注入処理を行って該各転送部の不純物領域をそれぞれ形成する転送部の不純物領域形成工程と、
該転送部の不純物領域上にゲート酸化膜を介して該読み出しゲート電極を形成した後に、該各受光部の電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるようにイオン注入方向を設定してイオン注入処理を行って該各受光部の電荷蓄積領域をそれぞれ形成する電荷蓄積領域形成工程とを有し、
該電荷検出部が共有化されている複数の受光部が該半導体基板上で一列に並べられて形成されており、
該転送部の不純物領域形成工程は、該各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行い、
該電荷蓄積領域形成工程は、該複数の受光部を構成する各受光部の電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行う固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記電荷検出部が共有化されている複数の受光部は、前記半導体基板上で上下方向または左右方向、斜め方向に配列されている請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記電荷検出部が共有化されている複数の受光部が前記半導体基板上で複数方向に並べられて形成されており、
前記転送部の不純物領域形成工程は、前記各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な一方向からイオン注入を行った後に、該半導体基板に対する相対的なイオン注入方向を１８０度変更してイオン注入を行い、
前記電荷蓄積領域形成工程は、該複数の受光部を構成する電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の所定の配列方向に対して垂直な一方向からイオン注入を行った後に、該半導体基板に対する相対的なイオン注入方向を１８０度変更してイオン注入を行う請求項２または３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記電荷検出部が共有化されている複数の受光部は、前記半導体基板上で上下方向および左右方向に配列されている請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記転送部の不純物領域形成工程は、前記転送部の不純物領域が前記受光部側に隣接して形成されるように、前記読み出しゲート電極に対して該受光部とは反対側からの方向でイオン注入を行う請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記電荷蓄積領域形成工程は、前記電荷蓄積領域が前記読み出しゲート電極下の前記転送部の不純物領域の下部に潜り込んで形成されるように、該読み出しゲート電極に対して受光部側からの方向によりイオン注入を行う請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記受光部の電荷蓄積領域を形成するためにＮ型半導体基板上のＰ型拡散層にリンまたはヒ素をイオン注入し、前記転送部の不純物領域を形成するためにボロンをイオン注入する請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記転送部の不純物領域形成工程における前記垂直な方向と、前記電荷蓄積領域形成工程における前記垂直な方向とは互いに反対方向で互いに向き合う方向である請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記転送部の不純物領域形成工程における前記イオン注入方向の変更と、前記電荷蓄積領域形成工程における前記イオン注入方向の変更とは、前記半導体基板またはイオン注入方向を回転させて行う請求項４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、複数の画素部で電荷検出部を共有する場合に、各画素部での読み出し特性を均一にすることを可能とする固体撮像装置およびその製造方法、この固体撮像装置を撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置として、半導体基板上に、入射光を信号電荷に変換して蓄積する複数の受光部と、各受光部に蓄積された電荷を読み出すための転送部と、各受光部に蓄積された電荷の読み出しを制御するために転送部上に設けられた読み出しゲート電極と、読み出された電荷を検出するために２画素部以上の受光部に対して共通に設けられた電荷検出部とを、２次元状に複数設けたＣＭＯＳ型（相補型金属酸化膜半導体）固体撮像装置が知られている。
【０００３】
以下に、従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置について、図７〜図１０を用いて説明する。まず、従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置の構成例について、図７を用いて詳細に説明する。
【０００４】
図７（ａ）は、従来の固体撮像装置の構成を示す上面図であり、図７（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図７（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、図７（ｄ）は、電荷転送時における（ａ）のＡ−Ａ’線部分のポテンシャル図、図７（ｅ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線部分のポテンシャル図である。
【０００５】
図７（ａ）〜図７（ｃ）において、従来の固体撮像装置１００は、２画素部毎に、受光部１０１ａおよび１０１ｂと、読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂと、受光部１０１ａおよび１０１ｂに共有された電荷検出部１０３とが設けられ、さらに、電荷検出部１０３の信号電荷をリセットするためのリセットゲート電極１０４およびリセットドレイン１０５とが設けられている。
【０００６】
これらの受光部１０１ａおよび１０１ｂとして、Ｎ型半導体基板１１０上のＰ型拡散層１１１にＮ型不純物領域からなる電荷蓄積領域１１３が設けられ、その表面側にＰ+領域１１４が設けられている。読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂはそれぞれ、転送部を構成するＰ型不純物領域１１２上にゲート酸化膜１１６を介して設けられて、転送部の読み出し電圧などを制御するために設けられている。さらに、電荷検出部１０３は、Ｎ型不純物領域１１５によって構成されている。
【０００７】
上記構成により、この従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置１００の動作について説明する。
【０００８】
まず、ＣＭＯＳ型固体撮像装置１００の撮像領域上に入射された光（被写体光）は、受光部１０１ａおよび１０１ｂで信号電荷にそれぞれ光電変換される。各受光部１０１ａおよび１０１ｂでそれぞれ光電変換された信号電荷は、受光部１０１ａおよび１０１ｂの各電荷蓄積領域１１３にそれぞれ一旦蓄積される。
【０００９】
次に、受光部１０１ａおよび１０１ｂに蓄積された信号電荷は、読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂに所定の電圧を加えて、転送部のＰ型不純物領域１１２を介して電荷検出部１０３側に読み出される。
【００１０】
この電荷検出部１０３に読み出された信号電荷に応じた電位を増幅することによって、撮像画像信号を得ることができる。
【００１１】
この従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置１００の製造方法について、図７および図８を用いて説明する。
【００１２】
図８（ａ）〜図８（ｄ）はそれぞれ、従来の固体撮像装置１００の製造方法について説明するための上面図である。
【００１３】
従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置１００の製造において、まず、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、Ｎ型半導体基板１１０上にボロンなどのイオン注入処理と熱処理を行うことによってＰ型拡散層（Ｐウェル）１１１を形成する。
【００１４】
次に、図８（ａ）に示すように、Ｐ型拡散層（Ｐウェル）１１１上に、レジストパターン１２１（形状部分内が開口部）を用いて、活性化領域と不活性化領域を分離するための熱酸化膜（図示せず）を形成する。
【００１５】
さらに、図８（ｂ）に示すように、Ｐ型拡散層（Ｐウェル）１１１上に、レジストパターン１２２（形状部分内が開口部）を用いて、ボロンなどのイオン注入処理を行うことにより、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、転送部の読み出し電圧を制御するための不純物領域１１２を形成する。
【００１６】
さらに、このＮ型半導体基板の表面上に、１０００℃〜１１００℃の温度でＯ２ガスおよびＨＣｌガス雰囲気下で熱酸化処理を行うことにより、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、ゲート酸化膜１１６を形成する。
【００１７】
その後、ポリシリコン膜とＷ（タングステン）膜の積層膜などをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法とスパッタリング法により形成し、ドライエッチングを行うことにより、図８（ｃ）に示すように、読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂ、およびリセットゲート電極１０４を形成する。
【００１８】
さらに、図８（ｄ）に示すように、ゲート酸化膜１１６上の受光部１０１ａおよび１０１ｂに対応する位置に、レジストパターン１２３（形状部分内が開口部）を用いてリンまたはヒ素などのイオン注入処理と熱処理を行うことにより、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、受光部１０１ａおよび１０１ｂの電荷蓄積領域１１３となるＮ型不純物領域を形成する。この各電荷蓄積領域１１３はそれぞれ、読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂに対してセルフアライメントで形成される。
【００１９】
さらに、図示しないパターンを用いてヒ素などのイオン注入処理を行うことにより、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、電荷検出部１０３（Ｎ型不純物領域１１５）およびリセットドレイン部１０５を形成する。
【００２０】
その後、図示しないパターンを用いてボロンなどのイオン注入処理と熱処理を行うことにより、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、受光部１０１ａおよび１０１ｂの表面Ｐ＋領域１１４を形成する。
【００２１】
ここで、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、電荷検出部１０３を上下二つの受光部１０１ａおよび１０１ｂ毎に共有した構造について説明する。
【００２２】
上下二つの受光部１０１ａおよび１０１ｂ毎に電荷検出部１０３を共有することによって、１画素毎に電荷検出部１０３を設けた場合に比べて、その共有した分だけ、受光部１０１ａおよび１０１ｂの面積を大きく確保することが可能となり、入射光に対する感度特性を良好にすることができる。
【００２３】
このように、複数の受光部１０１ａおよび１０１ｂに電荷検出部１０３が共有されている従来の固体撮像装置１００において、電荷読み出し動作を行う際には、電荷蓄積、電荷読み出しおよびリセット動作を上下二つの受光部１０１ａおよび１０１ｂでタイミング良く制御することにより、良好な撮像画像信号を得ることができる。
【００２４】
例えば特許文献１には、受光部の電荷蓄積層と表面Ｐ＋層とのオーバーラップを制御性良く形成することによって、電荷転送時の転送部におけるポテンシャルに窪み（図７（ｂ）の窪み１１７に対応）が生じないようにして信号電荷を完全に転送し、残像の発生を抑制することが可能な固体撮像装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１２６８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
上述した従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置において、受光部１０１ａおよび１０１ｂから電荷検出部１０３への電荷読み出しは、転送部を構成するＰ型不純物領域１１２の形成状態から大きな影響を受けることが分かっている。これは、転送部のポテンシャルバリアの障壁高さによって、受光部に蓄積可能な電荷量や蓄積された電荷を読み出すための読み出し電圧が影響を受けるためである。したがって、転送部のＰ型不純物領域１１２の形成状態は、ＣＭＯＳ型固体撮像装置１００の特性に大きな影響を与えることになる。
【００２６】
上記従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置１００における、各受光部１０１ａおよび１０１ｂの電荷蓄積領域１１３と転送部のＰ型不純物領域１１２との形成状態について、図９および図１０を用いて説明する。
【００２７】
図９（ａ）は、図７の固体撮像装置における受光部の電荷蓄積領域の形成状態について説明するための上面図、図９（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図９（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。図１０（ａ）は、図７の固体撮像装置における転送部の不純物領域の形成状態について説明するための上面図、図１０（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１０（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００２８】
従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置１００の製造において、受光部１０１ａおよび１０１ｂの電荷蓄積領域１１３と、転送部の不純物領域１１２とは、イオン注入処理により形成されている。このときのイオン注入処理は、図９および図１０に示すように、レジストパターン１２２および１２３を用いて、基板平面に対して垂線方向から７度の傾斜角を有し、かつ、上下に並んだ受光部１０１ａおよび１０１ｂに対して図面上の上から下の方向１３１から行われている。
【００２９】
この場合、上下の受光部１０１ａおよび１０１ｂの電荷蓄積領域１１３と転送部の不純物領域１１２の読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂに対する形成状況（位置）がそれぞれ異なってしまう。例えば、上側の受光部１０１ａにおいて、電荷蓄積領域１１３は、図１０（ｂ）に示すように、読み出しゲート電極１０２ａ下に対して潜り込むような形で形成される。また、転送部の不純物領域１１２は、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン１２２のシャドウイングの影響により、電荷検出部１０３（不純物領域１１５）側に寄った形で形成される。一方、下側の受光部１０１ｂにおいて、電荷蓄積領域１１３は、図１０（ｃ）に示すように、レジストパターン１２３のシャドウイングの影響により、読み出しゲート電極１０２ｂ（不純物領域１１２）に対して離れる方向で形成される。また、転送部の不純物領域１１２も、図９（ｃ）に示すように、レジストパターン１２２のシャドウイングの影響により、受光部１０１ｂ（電荷蓄積領域１１３）側に寄った形で形成される。
【００３０】
このように、電荷蓄積領域１１３と不純物領域１１２の形成位置に不均一が生じると、各受光部１０１ａおよび１０１ｂからの読み出し特性が不均一になるという問題が生じる。この問題について、図７（ｄ）および図７（ｅ）を用いて説明する。
【００３１】
図７（ｄ）および図７（ｅ）において、縦軸は各断面に沿った部分のポテンシャルを示している。電荷転送時には、読み出しゲート電極１０２ａおよび１０２ｂに所定の電圧を加えることによって転送部のポテンシャルが低くなるため、受光部（電荷蓄積領域１１３）に蓄積された信号電荷が転送部（不純物領域１１２）を通って電荷検出部１０３（不純物領域１１５）に読み出される。
【００３２】
図７（ｂ）に示すように、上側の受光部１０１ａでは、電荷蓄積領域１１３が読み出しゲート電極１０２ａ下に対して潜り込むような形で形成され、転送部の不純物領域１１２が電荷検出部１０３（不純物領域１１５）側に寄った形で形成される。この場合、図７（ｄ）に丸で囲んだように、上下の画素部で電荷転送時において、転送部に至る電荷蓄積領域１１３にポテンシャルの窪み１１７が生じる。このようなポテンシャルの窪み１１７が生じると、信号電荷が完全に電荷転送されず、残像が発生して撮像画面の状態が悪化するという問題が生じる。
【００３３】
また、図７（ｃ）に示すように、下側の受光部１０１ｂでは、電荷蓄積領域１１３が読み出しゲート電極１０２ｂに対して離れる方向で形成され、転送部の不純物領域１１２は受光部１０１ｂ側に寄った形で形成される。この場合には、図７（ｅ）に示すようにポテンシャルの窪みが生じず、上側の受光部１０１ａのように電荷転送残りが生じず、上側の受光部１０１ａと下側の受光部１０１ｂとで読み出し特性が異なることになる。
【００３４】
一方、特許文献１に開示されている固体撮像装置では、上述したように、受光部の電荷蓄積領域と表面Ｐ＋領域のオーバーラップを制御よく形成することによって、電荷転送時において転送部にポテンシャルに窪みが生じないため、電荷を完全に転送し、残像の発生を制御することができる。
【００３５】
しかしながら、この特許文献１には、電荷蓄積領域１１３および不純物領域１１２のイオン注入方向については何ら記載されておらず、図９および図１０に示す注入方向１３１から電荷蓄積領域１１３および不純物領域１１２にイオン注入を行った場合、上下の画素部で各読み出しゲート電極に対する位置が不均一になり、同様の問題が生じる。
【００３６】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、各受光部からの読み出し特性を均一化すると共に、読み出し電圧を低減することができる固体撮像装置およびその製造方法、これを用いた電子情報機器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】
【００３７】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、入射光を信号電荷に光電変換する複数の受光部からそれぞれ、該複数の受光部毎に共有化された電荷検出部に、各読み出しゲート電極下の転送部をそれぞれ通して該信号電荷をそれぞれ読み出す固体撮像装置の製造方法において、該転送部の不純物領域と該不純物領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が該各読み出しゲート電極で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う転送部の不純物領域形成工程と、該転送部の不純物領域上にゲート酸化膜を介して該読み出しゲート電極を形成した後に、該受光部の電荷蓄積領域と該電荷蓄積領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が前記複数の受光部で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う電荷蓄積領域形成工程とを有し、該電荷検出部が共有化されている複数の受光部が該半導体基板上で一列に並べられて形成されており、該転送部の不純物領域形成工程は、該各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行い、該電荷蓄積領域形成工程は、該複数の受光部を構成する各受光部の電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に、入射光を信号電荷に変換して蓄積可能とする複数の受光部と、該複数の受光部にそれぞれ蓄積された各信号電荷を読み出すための各転送部と、該複数の受光部にそれぞれ蓄積された各信号電荷の読み出しを制御するために該各転送部上に設けられた読み出しゲート電極と、該各転送部をそれぞれ通して読み出された各信号電荷を検出するために複数の画素部の各受光部に対して共通に設けられた電荷検出部とを有する固体撮像装置の製造方法において、該各転送部の不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるようにイオン注入方向を設定してイオン注入処理を行って該各転送部の不純物領域をそれぞれ形成する転送部の不純物領域形成工程と、該転送部の不純物領域上にゲート酸化膜を介して該読み出しゲート電極を形成した後に、該各受光部の電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるようにイオン注入方向を設定してイオン注入処理を行って該各受光部の電荷蓄積領域をそれぞれ形成する電荷蓄積領域形成工程とを有し、該電荷検出部が共有化されている複数の受光部が該半導体基板上で一列に並べられて形成されており、該転送部の不純物領域形成工程は、該各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行い、該電荷蓄積領域形成工程は、該複数の受光部を構成する各受光部の電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記電荷検出部が共有化されている複数の受光部は、前記半導体基板上で上下方向または左右方向に配列されている。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記電荷検出部が共有化されている複数の受光部が前記半導体基板上で複数方向に並べられて形成されており、前記転送部の不純物領域形成工程は、前記各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の配列方向に対して垂直な一方向からイオン注入を行った後に、該半導体基板に対する相対的なイオン注入方向を１８０度変更してイオン注入を行い、前記電荷蓄積領域形成工程は、該複数の受光部を構成する電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する各位置が一定となるように、該半導体基板の表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、該複数の受光部の所定の配列方向に対して垂直な一方向からイオン注入を行った後に、該半導体基板に対する相対的なイオン注入方向を１８０度変更してイオン注入を行う。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記電荷検出部が共有化されている複数の受光部は、前記半導体基板上で上下方向および左右方向に配列されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における転送部の不純物領域形成工程は、前記転送部の不純物領域が前記受光部側に隣接して形成されるように、前記読み出しゲート電極に対して該受光部とは反対側からの方向でイオン注入を行う。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法における電荷蓄積領域形成工程は、前記電荷蓄積領域が前記読み出しゲート電極下の前記転送部の不純物領域の下部に潜り込んで形成されるように、該読み出しゲート電極に対して受光部側からの方向によりイオン注入を行う。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記受光部の電荷蓄積領域を形成するためにＮ型半導体基板上のＰ型拡散層にリンまたはヒ素をイオン注入し、前記転送部の不純物領域を形成するためにボロンをイオン注入する。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記転送部の不純物領域形成工程における前記垂直な方向と、前記電荷蓄積領域形成工程における前記垂直な方向とは互いに反対方向で互いに向き合う方向である。
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像装置の製造方法において、前記転送部の不純物領域形成工程における前記イオン注入方向の変更と、前記電荷蓄積領域形成工程における前記イオン注入方向の変更とは、前記半導体基板またはイオン注入方向を回転させて行う。
【００４７】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４８】
本発明にあっては、複数の受光部毎に電荷検出部が共有された固体撮像装置において、各転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する位置が一定となるようにイオン注入方向を設定してイオン注入を行う。また、各受光部を構成する電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する位置が一定となるようにイオン注入方向を設定してイオン注入を行う。
【００４９】
例えば、半導体基板表面に対して垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、各受光部の配列方向に対して垂直な方向からリンまたはヒ素などのイオン注入を行って、転送部の不純物領域を形成する。また、電荷検出部が共有されている各受光部が半導体基板上で２画素または３画素以上一列に並んで形成されている場合に、半導体基板表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、各受光部の配列方向に対して垂直な方向からボロンなどのイオン注入を行って、各受光部の電荷蓄積領域を形成する。
【００５０】
さらに、電荷検出部が共有化されている複数の受光部が４画素以上で半導体基板上で複数方向に並んで形成されている場合には、半導体基板表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、受光部の所定の配列方向に対して垂直な方向からイオン注入が行なわれるように、イオン注入方向を回転させながら順次イオン注入を行う。
【００５１】
よって、各受光部を構成する電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する位置が一定となり、転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する位置も一定となるため、各受光部からの読み出し特性などを均一化することが可能となる。
【００５２】
さらに、各受光部の電荷蓄積領域を、読み出しゲート電極下部の転送部の不純物領域下に深く潜り込むような形で形成し、転送部の不純物領域を受光部側に寄ったような形で形成することによって、従来のポテンシャルの窪みを発生させることなく、蓄積電荷を完全に読み出して残像などの発生を抑制することが可能となる。また、受光部の電荷蓄積領域を読み出しゲート電極下部の転送部の不純物領域下に深く潜り込むような形で形成することによって、読み出し電圧を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００５３】
以上により、本発明によれば、複数の受光部毎に電荷検出部が共有された固体撮像装置において、イオン注入方向を制御することによって、各受光部を構成する電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する位置を一定とし、転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する位置を一定とすることができるため、各受光部からの読み出し特性などを均一化することができる。
【００５４】
また、受光部の電荷蓄積領域を読み出しゲート電極下部に深く潜り込むような形で形成し、転送部の不純物領域を受光部側に寄ったような形で形成することによって、従来のようなポテンシャルの窪みを発生させることなく、蓄積電荷を完全に読み出して残像などの発生を抑制することができる。また、受光部の電荷蓄積領域を読み出しゲート電極下部に深く潜り込むような形で形成することによって、読み出し電圧を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態１〜３について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５６】
（実施形態１）
本実施形態１では、二つの画素部の受光部で電荷検出部が共有されたＣＭＯＳ型固体撮像装置について説明する。
【００５７】
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の構成例を示す上面図、図１（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、図１（ｃ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図、図１（ｄ）は、電荷転送時における（ａ）のＣ−Ｃ’線部分のポテンシャル図、図１（ｅ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線部分のポテンシャル図である。
【００５８】
図１（ａ）〜図１（ｃ）において、本実施形態１の固体撮像装置２０は、半導体基板１０上に、二つの画素部毎にそれぞれ、入射光を信号電荷に変換して蓄積する複数の受光部１ａおよび１ｂと、各受光部１ａおよび１ｂに蓄積された信号電荷を読み出すための転送部（不純物領域１２）と、各受光部１ａおよび１ｂに蓄積された信号電荷の読み出しを制御するために転送部上に設けられた読み出しゲート電極２ａおよび２ｂと、読み出された信号電荷を検出するために受光部１ａおよび１ｂに共有された電荷検出部３とが設けられ、さらに、電荷検出部３の信号電荷をリセットするためのリセットゲート電極４およびリセットドレイン５が設けられている。この固体撮像装置２０においては、このような受光部１ａおよび１ｂの対（二つの画素部）が撮像領域中に２次元状に複数設けられている。
【００５９】
これらの受光部１ａおよび１ｂは、Ｎ型半導体基板１０上のＰ型拡散層１１にＮ型不純物領域からなる電荷蓄積領域１３が設けられ、その表面側にＰ+領域１４が設けられている。また、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂは、Ｐ型不純物領域１２上にゲート酸化膜１６を介して設けられ、この転送部の読み出し電圧を制御可能とする。さらに、電荷検出部３は、Ｎ型不純物領域１５によって構成されている。
【００６０】
ここで、本実施形態１の固体撮像装置の製造方法について、図１および図２を用いて説明する。
【００６１】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１の固体撮像装置２０の製造方法の各工程について説明するための上面図である。なお、本実施形態１および以下の実施形態２および３において、各注入領域の形成パターン形状については、従来の固体撮像装置１００の製造方法と同様である。
【００６２】
本実施形態１の固体撮像装置２０の製造では、まず、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、Ｎ型半導体基板１０上にボロンなどのイオン注入処理と熱処理を行うことによってＰ型拡散層（Ｐウェル）１１を形成する。
【００６３】
次に、図２（ａ）に示すように、レジストパターン２１（形状部分内が開口部）を用いて、活性化領域と不活性化領域を分離するための熱酸化膜（図示せず）を形成する。
【００６４】
さらに、図２（ｂ）に示すように、レジストパターン２２（形状部分内が開口部）を用いて、ボロンなどのイオン注入処理を行うことにより、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、転送部（Ｐ型不純物領域１２）の読み出し電圧等を制御するための不純物領域１２を形成する。このときのイオン注入は、半導体基板表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、受光部１ａおよび１ｂの配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行う。本実施形態１では、電荷検出部３が共有されている受光部１ａおよび１ｂが半導体基板上で上下に並んで形成されており、転送部の不純物領域１２を受光部側に寄ったような形で形成するために、半導体基板平面の垂直方向に対して７度の傾斜を有し、かつ、図２に示すように、図２に対して右から左側の方向３１からイオン注入を行う。これにより、転送部の不純物領域１２は、上下の画素１ａおよび１ｂで読み出しゲート電極に対して均一な位置に形成することができる。
【００６５】
さらに、Ｎ型半導体基板１０の表面上に、１０００℃〜１１００℃の温度でＯ２ガスおよびＨＣｌガス雰囲気下で熱酸化処理を行うことにより、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すようなゲート酸化膜１６を形成する。
【００６６】
その後、ポリシリコン膜とＷ（タングステン）膜の積層膜などをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法とスパッタリング法により形成し、ドライエッチングを行うことにより、図２（ｃ）に示すように、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂ、およびリセットゲート電極４を形成する。
【００６７】
さらに、図２（ｄ）に示すように、レジストパターン２３（形状部分内が開口部）を用いてリンまたはヒ素などのイオン注入処理と熱処理を行うことにより、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３となるＮ型不純物領域を形成する。この電荷蓄積領域１３は読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対してセルフアライメントで形成される。このときのイオン注入は、半導体基板表面に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、受光部１ａおよび１ｂの配列方向に対して垂直な方向からイオン注入を行う。本実施形態１では、電荷検出部３が共有されている受光部１ａおよび１ｂが半導体基板上で上下に並んで形成されており、受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３を読み出しゲート電極２ａおよび２ｂの下部に潜り込むような形で形成するために、半導体基板平面の垂直方向に対して７度の傾斜を有し、かつ、図２に示すように、図１および図２の図面に対して左から右側の方向３２からイオン注入を行う。これにより、受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３は、上下の画素１ａおよび１ｂで読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対して均一な位置に形成することができる。
【００６８】
さらに、図示しないレジストパターンを用いてヒ素などのイオン注入を行うことにより、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、電荷検出部３（Ｎ型不純物領域１５）およびリセットドレイン部５を形成する。
【００６９】
その後、図示しないレジストパターンを用いてボロンなどのイオン注入と熱処理を行うことにより、図１（ｂ）に示すように、受光部の表面Ｐ＋領域１４を形成する。
【００７０】
次に、本実施形態１の固体撮像装置２０における、受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３と転送部の不純物領域１２との各形成の状態について、図３および図４を用いて詳細に説明する。
【００７１】
図３（ａ）は、図１の固体撮像装置２０における各受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３の形成状態について説明するための上面図であり、図３（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、図３（ｃ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。図４（ａ）は、図１の本固体撮像装置における転送部の不純物領域１２の形成状態について説明するための上面図、図４（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、図４（ｃ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。
【００７２】
本実施形態１のＣＭＯＳ型固体撮像装置２０の製造において、受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３と、転送部の不純物領域１２とは、イオン注入処理により形成されている。
【００７３】
図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、転送部の不純物領域１２に対するボロンのイオン注入処理は、図面右から左側への注入方向３１で行われる。このため、レジストパターン２２のシャドウイングの影響によって、転送部の不純物領域１２は、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対して受光部１ａおよび１ｂ側にそれぞれ寄った形で形成され、上下の画素部で読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対する位置が均一に形成される。
【００７４】
また、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３に対するヒ素やリンのイオン注入処理は、図面左から右側への注入方向３２から行われる。このため、レジストパタ−ン２３のシャドウイングの影響が軽減されて、受光部の電荷蓄積領域１３は、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対してその下に潜り込むような形で形成され、上下の画素部で読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対する位置が均一に形成される。
【００７５】
これによって、上下の画素部で転送部の不純物領域１２と受光部１ａおよび１ｂの電荷蓄積領域１３との各位置が読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対して均一に形成され、読み出し特性などを均一にすることができる。
【００７６】
図１（ｄ）および図１（ｅ）において、縦軸は、各断面に沿った部分のポテンシャルを示している。電荷転送時には、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに所定の電圧を加えることによって転送部のポテンシャルが低くなるため、受光部１ａおよび１ｂの各電荷蓄積領域１３に蓄積された信号電荷が転送部（不純物領域１２）を通って電荷検出部３（不純物領域１５）に読み出される。
【００７７】
受光部１ａおよび１ｂの各電荷蓄積領域１３に対して、ヒ素やリンを注入方向３２から注入し、転送部の不純物領域１２に対してボロンを注入方向３１から注入することによって、受光部１ａおよび１ｂの各電荷蓄積領域１３は、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂ下の不純物領域１２に対して、その下に潜り込むような形で形成され、転送部の不純物領域１２は読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対して受光部１ａおよび１ｂ側に寄った形で形成される。この場合、従来の固体撮像装置の製造方法において生じていたようなポテンシャルの窪み１１７が生じない。このため、受光部１ａおよび１ｂに蓄積された電荷を完全に読み出して、残像などの発生を抑制することができる。さらに、受光部１ａおよび１ｂの各電荷蓄積領域１３が読み出しゲート電極２ａおよび２ｂ下の不純物領域１２の下側に潜り込むような形で形成されているため、ポテンシャルの窪み１１７がなく、読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに印加される電圧の各電荷蓄積領域１３への影響が軽減されて、読み出し電圧を低減することができる。
【００７８】
なお、本実施形態１では、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、上下の画素部で電荷検出部３が共有される構造について説明したが、電荷検出部３が二つの受光部１ａおよび１ｂで共有される構造において、画素部の配列方向は上下方向（または縦方向）に限らず、左右方向（または縦方向に交差する横方向）または斜め方向などであってもよい。転送部の不純物領域１２の注入方向３１が読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対して受光部１ａおよび１ｂに寄った形で形成される方向で、かつ、受光部１ａおよび１ｂの各電荷蓄積領域１３の注入方向３２が読み出しゲート電極２ａおよび２ｂに対してその下に潜り込むような形で形成される方向であれば、画素部の配列方向はどのような方向であっても適応可能である。
（実施形態２）
本実施形態２では、一列に並んだ３画素以上の受光部で電荷検出部が共有されたＣＭＯＳ型固体撮像装置について説明する。
【００７９】
図５（ａ）は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の構成例を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ’線断面図である。
【００８０】
図５（ａ）および図５（ｂ）において、本実施形態２の固体撮像装置２０Ａは、半導体基板１０上に、複数の受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・が上下方向に一列に並んでおり、各受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・に蓄積された信号電荷の読み出しを制御するために転送部（不純物領域１２）上に設けられた読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・と、読み出された信号電荷を検出するために受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・に共有された電荷検出部３とが設けられている。この固体撮像装置２０Ａでは、撮像領域中に２次元状に、このような各受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の組が複数設けられている。
【００８１】
各受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・はそれぞれ、Ｎ型半導体基板１０上のＰ型拡散層１１にＮ型不純物領域からなる電荷転送領域１３が設けられ、その表面側にＰ+領域１４が設けられている。また、読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・はそれぞれ、Ｐ型不純物領域１２上にゲート酸化膜１６を介して設けられ、転送部（不純物領域１２）の読み出し電圧などを制御するために設けられている。さらに、電荷検出部３は、Ｎ型不純物領域１５によって構成されている。
【００８２】
本実施形態２の固体撮像装置２０Ａにおいて、受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・が上下方向に並んでいるため、転送部の各不純物領域１２に対するボロンのイオン注入処理は、図５（ａ）に示すように、図面右から左側への注入方向３３から行われる。これにより、転送部の不純物領域１２は、読み出しゲート電極３に対して受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・側に寄った形で形成され、複数の画素部で読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・に対する位置が均一に形成される。
【００８３】
また、受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・が上下方向に並んでいるため、受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の各電荷蓄積領域１３に対するヒ素やリンのイオン注入処理は、図５（ａ）に示すように、図面左から右側への注入方向３４で行われる。これにより、受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の各電荷蓄積領域１３は、読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・下の各不純物領域１２に対してその下側に潜り込むような形で形成され、複数の画素部で読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・に対する位置が均一に形成される。
【００８４】
したがって、複数の画素部で転送部の各不純物領域１２と受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の各電荷蓄積領域１３との位置が読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・に対して均一に形成され、読み出し特性などを均一にすることができる。また、受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の各電荷蓄積領域１３は読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・下に対してより深く潜り込むような形で形成され、転送部の各不純物領域１２は読み出しゲート電極２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・に対して受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・側に寄った形でそれぞれ形成されるため、従来の固体撮像装置の製造方法で生じていたようなポテンシャルの窪み１１７が生じることなく、各受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・にそれぞれ蓄積された信号電荷を完全に読み出して、残像などの発生を抑制することができる。さらに、各受光部１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・の各電荷蓄積領域１３が読み出しゲート電極各受光部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・の下側により深く潜り込むような形で形成されているため、読み出し電圧を低減することができる。
【００８５】
なお、本実施形態２では、図５に示すように、上下の各画素部で電荷検出部３が共有される構造について説明したが、電荷検出部３が、三つ以上の受光部で共有される構造においても、画素部の配列方向は上下方向（または縦方向）に限らず、左右方向（または縦方向に交差する横方向）または斜め方向などであってもよい。転送部の各不純物領域１２の注入方向が読み出しゲート電極２ａ，２ｂ，２ｃに対して各受光部側に寄った形で形成される方向で、かつ、各受光部の各電荷蓄積領域１３の注入方向が各読み出しゲート電極に対してその下深くに潜り込むような形で形成されるイオン注入方向であれば、各画素部の配列方向はどの様な配列方向であっても適応可能である。
（実施形態３）
本実施形態３では、４画素の受光部で電荷検出部が共有されたＣＭＯＳ型固体撮像装置について説明する。
【００８６】
図６（ａ）は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の構成例を示す上面図、図６（ｂ）は、（ａ）のＦ−Ｆ’線断面図である。
【００８７】
図６（ａ）および図６（ｂ）において、本実施形態３の固体撮像装置２０Ｂは、半導体基板１０上に、４画素部毎に、複数の受光部１ａ〜１ｄと、各受光部１ａ〜１ｄに蓄積された各信号電荷の読み出しを制御するために転送部上に設けられた読み出しゲート電極２ａ〜２ｄと、読み出された信号電荷を検出するために受光部１ａ〜１ｄに共有された電荷検出部３とが設けられている。この固体撮像装置２０Ｂにおいて、このような受光部１ａ〜１ｄの組が２次元状に複数設けられている。
【００８８】
各受光部１ａ〜１ｄはそれぞれ、Ｎ型半導体基板１０上のＰ型拡散層１１にＮ型不純物領域からなる各電荷転送領域１３がそれぞれ設けられ、その表面側にＰ+領域１４がそれぞれ設けられている。また、読み出しゲート電極２ａ〜２ｄはそれぞれ、Ｐ型不純物領域１２上にゲート酸化膜１６を介してそれぞれ設けられ、転送部の読み出し電圧などを制御する。さらに、電荷検出部３は、Ｎ型不純物領域１５によって構成されている。
【００８９】
４画素部以上の受光部１ａ〜１ｄ（本実施形態４では４画素部）によって電荷検出部３を共有する構造において、複数方向に画素部が並んでいる場合には、一つの注入方向からイオン注入することによって各画素部の転送部を構成する各不純物領域１２と各受光部１ａ〜１ｄを構成する電荷蓄積領域１３との位置を均一に形成することができない。
【００９０】
よって、本実施形態３では、転送部の各不純物領域１２と受光部１ａ〜１ｄの各電荷蓄積領域１３の注入を行う際に、各画素部で転送部の不純物領域１２と各受光部の電荷蓄積領域１３の位置を読み出しゲート電極２ａ〜２ｄに対して均一に形成することができるように、基板を回転させてイオン注入方向を制御する。この場合、（１）各受光部１ａおよび１ｂにイオン注入し、基板を１８０度回転後に各受光部１ｃおよび１ｄにイオン注入する方法が考えられる。なお、受光部の電荷蓄積領域１３へのイオン注入も、これと同様に行う。
【００９１】
これにより、複数の画素部で転送部の各不純物領域１２と各受光部１ａ〜１ｄの電荷蓄積領域１３との位置が読み出しゲート電極２ａ〜２ｄに対して均一に形成され、読み出し特性などを均一にすることができる。
【００９２】
以上により、上記実施形態１〜３によれば、転送部の不純物領域１２の形成時には、読み出しゲート電極２ａ，２ｂに対する位置が一定となり、受光部１ａ，１ｂ側に寄って形成されるるように、半導体基板１０の表面部に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、受光部１ａ，１ｂの配列方向に対して垂直な方向３１からリンまたはヒ素などのイオン注入を行う。次に、例えば二つの受光部１ａ，１ｂの電荷蓄積領域１３の形成時には、読み出しゲート電極２ａ，２ｂに対する位置が一定となり、読み出しゲート電極２ａ，２ｂの下部により深く潜り込んで形成されるように、半導体基板１０の表面部に対する垂線方向から所定の傾斜角度を有し、かつ、各受光部１ａ，１ｂの配列方向に対して垂直な方向３２からボロンなどのイオン注入を行う。このように、イオン注入方向を制御することによって、複数の受光部で電荷検出部が共有された固体撮像装置において、各受光部からの読み出し特性を均一化することができると共に、読み出し電圧をより低減することができる。
【００９３】
なお、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、本発明は、入射光を信号電荷に光電変換する複数の受光部からそれぞれ、複数の受光部毎に共有化された電荷検出部に、各読み出しゲート電極下の転送部をそれぞれ通して信号電荷をそれぞれ読み出す固体撮像装置の製造方法において、この転送部の不純物領域とこの不純物領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が各読み出しゲート電極で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う転送部の不純物領域形成工程と、受光部の電荷蓄積領域とこの電荷蓄積領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が複数の受光部で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う電荷蓄積領域形成工程とを有するものであれば、各受光部からの読み出し特性を均一化すると共に、読み出し電圧を低減できる本発明の目的を達成することができる。この場合、この転送部の不純物領域形成工程において、複数の受光部の配列方向に対する垂直な方向と、この電荷蓄積領域形成工程において、複数の受光部の配列方向に対する垂直な方向とは、互いに反対方向で互いに向き合う方向であることが望ましい。
さらに、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、本発明は、入射光を信号電荷に光電変換する複数の受光部からそれぞれ、該複数の受光部毎に共有化された電荷検出部に、各読み出しゲート電極下の転送部をそれぞれ通して該信号電荷をそれぞれ読み出す固体撮像装置の製造方法において、該転送部の不純物領域と該不純物領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置が該各読み出しゲート電極で同じになるイオン注入方向からイオン注入を行う転送部の不純物領域形成工程を有すれば、電荷蓄積領域形成工程において、受光部の電荷蓄積領域とこの電荷蓄積領域に対応する読み出しゲート電極との各端面の位置関係が、複数の受光部で同じ位置関係にならないイオン注入方向からのイオン注入処理を行っても、従来技術に比べて、十分ではないが、各受光部からの読み出し特性を均一化すると共に、読み出し電圧を低減できる本発明の目的は達成され得る。
また、上記実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜３の固体撮像装置２０，２０Ａおよび２０Ｂの少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３の固体撮像装置２０，２０Ａおよび２０Ｂの少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【００９４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、複数の画素部で電荷検出部を共有する場合に、各画素部での読み出し特性を均一にすることを可能とする固体撮像装置およびその製造方法、これを用いた電子情報機器の分野において、イオン注入方向を制御することによって、各受光部を構成する電荷蓄積領域の読み出しゲート電極に対する位置を一定とし、転送部を構成する不純物領域の読み出しゲート電極に対する位置を一定とすることができるため、各受光部からの読み出し特性などを均一化することができる。
【００９６】
また、各受光部の電荷蓄積領域を読み出しゲート電極下部に深く潜り込むような形で形成し、転送部の不純物領域を受光部側に寄ったような形で形成することによって、従来のようなポテンシャルの窪みを発生させることなく、蓄積電荷を完全に読み出して残像などの発生を抑制することができる。また、受光部の電荷蓄積領域を読み出しゲート電極下部に深く潜り込むような形で形成することによって、読み出し電圧を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の構成例を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図、（ｄ）は、電荷転送時における（ａ）のＣ−Ｃ’線部分のポテンシャル図、（ｅ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線部分のポテンシャル図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１の固体撮像装置の製造方法の各工程について説明するための上面図である。
【図３】（ａ）は、図１の固体撮像装置における各受光部の電荷蓄積領域の形成状態について説明するための上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図４】（ａ）は、図１の転送部の不純物領域の形成状態について説明するための上面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の構成を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の構成例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’断面図である。
【図７】（ａ）は、従来の固体撮像装置の構成例を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図、（ｄ）は、電荷転送時における（ａ）のＡ−Ａ’線部分のポテンシャル図、図７（ｅ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線部分のポテンシャル図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図７の固体撮像装置の製造方法の各工程について説明するための上面図である。
【図９】（ａ）は、図７の固体撮像装置における受光部の電荷蓄積領域の形成状態について説明するための上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１０】（ａ）は、図７の固体撮像装置における転送部の不純物領域の形成状態について説明するための上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  受光部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  読み出しゲート電極
３  電荷検出部
４  リセットゲート電極
５  リセットドレイン部
１０  Ｎ型半導体基板
１１  Ｐ型拡散層（Ｐウェル）
１２  転送部のＰ型不純物領域
１３  受光部の電荷蓄積領域
１４  受光部表面のＰ＋領域
１５  Ｎ型不純物領域
１６  ゲート酸化膜
２０、２０Ａ、２０Ｂ  固体撮像装置
２１、２２、２３  レジストパターン
３１、３３  転送部の不純物領域形成時におけるイオン注入方向
３２、３４  受光部の電荷蓄積領域形成時におけるイオン注入方向
【図１】
0004488366.tif 000002
【図２】
0004488366.tif 000003
【図３】
0004488366.tif 000004
【図４】
0004488366.tif 000005
【図５】
0004488366.tif 000006
【図６】
0004488366.tif 000007
【図７】
0004488366.tif 000008
【図８】
0004488366.tif 000009
【図９】
0004488366.tif 000010
【図１０】
0004488366.tif 000011