(57)【要約】  第１導電型の基板（10）と，基板上に設けられ，基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部（20）と，素子形成部に設けられ，受光素子（32）と，受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部（80）とをそれぞれ有し，２次元状に配列された複数の画素部（30）とを備え，複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は，受光素子よりも基板側に，複数の画素部の配列方向において受光素子の少なくとも一部と重なるように設けられ，基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部（41）と，複数の画素部の配列方向において第１壁部が設けられていないキャリア通過領域（Rcp）とを有する撮像素子を提供する。
2018139154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板と、  前記基板上に設けられ、前記基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部と、  前記素子形成部に設けられ、受光素子と、前記受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部とをそれぞれ有し、２次元状に配列された複数の画素部と  を備え、  前記複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、  前記受光素子よりも前記基板側に、前記複数の画素部の配列方向において前記受光素子の少なくとも一部と重なるように設けられ、前記基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部と、  前記複数の画素部の配列方向において前記第１壁部が設けられていないキャリア通過領域と  を有する撮像素子。
【請求項２】
前記キャリア通過領域は、前記複数の画素部の配列方向において前記キャリア吸収部の少なくとも一部と重なるように設けられる請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記第１壁部は、前記基板内に設けられる  請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１壁部は、前記基板の前記素子形成部との境界に設けられる  請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記複数の画素部の配列方向と交差して前記素子形成部内に設けられ、前記素子形成部よりも高濃度の第１導電型の第２壁部を更に有する  請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記第２壁部の一方の端は、前記キャリア吸収部の前記基板側の端の位置よりも、前記基板の反対側に位置する  請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記素子形成部の上端側であって、平面視で前記キャリア吸収部に隣接して設けられた素子分離部を更に備え、  前記第２壁部は、前記素子分離部と接して設けられている  請求項５又は６に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記第１壁部の濃度は、前記第２壁部の濃度よりも高い  請求項５から７のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記第１壁部は、積層して複数設けられ、  複数の前記第１壁部は、前記受光素子よりも前記基板側に向かうほどそれぞれの領域が狭くなる  請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記キャリア吸収部は、フローティングディフュージョン、選択トランジスタのソースまたはドレイン、リセットトランジスタのソースまたはドレイン、増幅トランジスタのソースまたはドレイン、複数の前記フローティングディフュージョンを連結するスイッチのソースまたはドレインおよび電源の拡散領域の少なくとも１つを含む  請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記キャリア吸収部は、予め定められた電位に設定されている  請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１２】
第１導電型の基板を用意することと、  前記基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部を前記基板上に形成することと、  前記基板内または素子形成部内に、前記基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部と、前記第１壁部が設けられていないキャリア通過領域とを形成することと、  前記素子形成部に、受光素子と、前記受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部とを形成して、前記受光素子と前記キャリア吸収部とをそれぞれ有する複数の画素部を２次元状に配列させることとを含み、  前記複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、前記複数の画素部の配列方向において前記第１壁部の少なくとも一部と重なるように前記受光素子が形成される  撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記素子形成部を前記基板上に形成した後に、前記基板よりも高濃度の第１導電型の第２壁部を前記素子形成部に形成することを更に含む  請求項１２に記載の撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記素子形成部を前記基板上に形成することと、前記第２壁部を前記素子形成部に形成することを複数回繰り返す  請求項１３に記載の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、撮像素子および撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、フォトダイオードを有する撮像素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。  特許文献１  特開２００８−０９８６０１号公報【０００３】  しかしながら、従来の撮像素子では、基板に生じた暗電流成分がフォトダイオードに蓄積される場合がある。
【一般的開示】
【０００４】  本発明の第１の態様においては、第１導電型の基板と、基板上に設けられ、基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部と、素子形成部に設けられ、受光素子と、受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部とをそれぞれ有し、２次元状に配列された複数の画素部とを備え、複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、受光素子よりも基板側に、複数の画素部の配列方向において受光素子の少なくとも一部と重なるように設けられ、基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部と、複数の画素部の配列方向において第１壁部が設けられていないキャリア通過領域とを有する撮像素子を提供する。
【０００５】  本発明の第２の態様においては、第１導電型の基板を用意することと、基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部を基板上に形成することと、基板内または素子形成部内に、基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部と、第１壁部が設けられていないキャリア通過領域とを形成することと、素子形成部に、受光素子と、受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部とを形成して、受光素子とキャリア吸収部とをそれぞれ有する複数の画素部を２次元状に配列させることとを含み、複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、複数の画素部の配列方向において第１壁部の少なくとも一部と重なるように受光素子が形成される撮像素子の製造方法を提供する。
【０００６】  なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】実施例１に係る撮像素子１００の上面図の一例を示す。
【図１Ｂ】実施例１に係る撮像素子１００のＡ−Ａ'断面図の一例を示す。
【図１Ｃ】実施例１に係る撮像素子１００のＢ−Ｂ'断面図の一例を示す。
【図２】比較例１に係る撮像素子５００の断面図を示す。
【図３】比較例２に係る撮像素子５００の断面図を示す。
【図４】比較例３に係る撮像素子５００の断面図を示す。
【図５】実施例２に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。
【図６】実施例３に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。
【図７Ａ】第１壁部４１ａの形成工程の一例を示す。
【図７Ｂ】素子形成部２０の形成工程の一例を示す。
【図７Ｃ】第２壁部４２の形成工程の一例を示す。
【図７Ｄ】受光素子３２およびキャリア吸収部８０の形成工程の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】  ［実施例１］  図１Ａは、実施例１に係る撮像素子１００の上面図の一例を示す。図１Ｂは、実施例１に係る撮像素子１００のＡ−Ａ'断面図の一例を示す。図１Ｃは、実施例１に係る撮像素子１００のＢ−Ｂ'断面図の一例を示す。本例の撮像素子１００は、基板１０、素子形成部２０、画素部３０、配線層５０、カラーフィルタ６０およびレンズ部７０を備える。配線層５０は、配線部５５を有する。
【００１０】  基板１０は、第１導電型を有する。本例の基板１０は、Ｐ型の半導体基板である。基板１０の導電型は、撮像素子１００が受光する波長帯域等に応じて選択されてよい。例えば、撮像素子１００が赤外の波長帯域を受光する場合に、Ｐ型の基板１０が用いられる。基板１０に欠陥が含まれる場合、基板１０からキャリアが生成される場合がある。本例の基板１０には、キャリアとして電子が生成されている。基板１０で生成されたキャリアは、撮像素子１００の暗電流成分となる。なお、本明細書において、第１導電型をＰ型とし、第２導電型をＮ型として説明する。但し、第１導電型をＮ型とし、第２導電型をＰ型とした場合も同様である。
【００１１】  素子形成部２０は、基板１０の上方に設けられる。素子形成部２０は、基板１０よりも低濃度のＰ型の半導体層である。本例の素子形成部２０は、基板１０上に形成されたエピタキシャル層又はウェル層である。なお、本明細書において、Ｚ軸の正側の方向を上方と称し、Ｚ軸の負側の方向を下方と称する。基板１０の面をＺ軸と垂直なＸＹ平面とする。
【００１２】  画素部３０は、撮像素子１００に入射した光を受光する。本例の撮像素子１００は、２次元状に配列された複数の画素部３０を備える。複数の画素部３０のそれぞれは、受光素子３２およびキャリア吸収部８０を有する。複数の画素部３０は、ＸＹ平面において、Ｘ軸およびＹ軸と平行な方向に配列されている。本明細書において、Ｘ軸およびＹ軸と平行な方向を画素部３０の配列方向と称する。複数の画素部３０のうち少なくとも一つの画素部３０は、第１壁部４１を有する。
【００１３】  受光素子３２は、２次元状に配列されたフォトダイオードである。本例の受光素子３２は、フォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰＤ２を有する。フォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰＤ２は、それぞれＸ軸方向に配列されている。それぞれのフォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰＤ２は、Ｙ軸方向に隣接して設けられている。
【００１４】  第１壁部４１は、基板１０に生成されたキャリアが受光素子３２に蓄積されるのを抑制する。一例において、第１壁部４１は、基板１０よりも高濃度のＰ型の半導体層である。第１壁部４１は、受光素子３２よりも基板１０側に設けられる。また、第１壁部４１は、複数の画素部３０の配列方向において受光素子３２の少なくとも一部と重なるように設けられる。即ち、第１壁部４１は、ＸＹ平面にほぼ平行な平面形状であり、図１Ａに示す平面視で受光素子３２の少なくとも一部と重なるように設けられる。本例の第１壁部４１は、基板１０内に設けられる。第１壁部４１は、基板１０の素子形成部２０との境界に設けられている。第１壁部４１は、基板１０と素子形成部２０との境界を含んで形成されてよい。また、第１壁部４１は、素子形成部２０の基板１０側に形成されてもよい。第１壁部４１がこれらの境界に設けられることが、基板１０で発生するキャリアが受光素子３２に進むことを規制するうえで最適である。なお、第１壁部４１は、素子形成部２０の内部に形成されてもよい。
【００１５】  キャリア通過領域Ｒｃｐは、基板１０で生成されたキャリアが通過する領域を指す。即ち、キャリア通過領域Ｒｃｐは、複数の画素部３０の配列方向において第１壁部４１が設けられていない部分である。キャリア通過領域Ｒｃｐは、複数の画素部３０の配列方向においてキャリア吸収部８０の少なくとも一部と重なるように設けられる。
【００１６】  キャリア吸収部８０は、基板１０で生成されたキャリアを吸収する。キャリア吸収部８０は、平面視で、受光素子３２とは異なる領域に設けられる。本明細書において、平面視とは、Ｚ軸方向の視点を指す。本例のキャリア吸収部８０は、基板１０で生成された電子を吸収するＮ型の不純物層である。例えば、キャリア吸収部８０は、画素部３０に形成された浮遊拡散層（フローティングディフュージョン：ＦＤ）である。但し、キャリア吸収部８０は、基板１０で生成されたキャリアを吸収できるものであれば、これに限られない。
【００１７】  例えば、キャリア吸収部８０は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）、選択トランジスタ（ＳＥＬ）のソースまたはドレイン、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）のソースまたはドレイン、増幅トランジスタ（ＳＦ）のソースまたはドレイン、複数のフローティングディフュージョンを連結するスイッチ（ＴＸ１，ＴＸ２）のソースまたはドレインおよび電源（ＶＤＤ）の拡散領域の少なくとも１つを含む。これにより、基板１０で生成されたキャリアは、第１壁部４１の間のキャリア通過領域Ｒｃｐを通過してキャリア吸収部８０で吸収される。
【００１８】  一例において、キャリア吸収部８０は、予め定められた電位に設定される。キャリア吸収部８０は、電気的にフローティング状態でない領域に設けられることが好ましい。キャリア吸収部８０が電源の拡散領域である場合、キャリア吸収部８０が電源電圧に固定される。例えば、キャリア吸収部８０は、電源電圧として５Ｖに固定される。
【００１９】  素子分離部２２は、隣接する画素部３０同士の電気的な接続を遮断する。これにより、素子分離部２２は、隣接する画素部３０を分離する。素子分離部２２は、素子形成部２０の上端側に設けられる。また、素子分離部２２は、平面視でキャリア吸収部８０に隣接して設けられる。一例において、素子分離部２２は、素子形成部２０に溝を形成し、その溝に酸化膜を埋め込むＳＴＩ（シャロートレンチアイソレーション）により形成される。
【００２０】  本例の画素部３０は、第１壁部４１とキャリア通過領域Ｒｃｐを画素部毎に備える。また、画素部３０は、画素部毎にキャリア吸収部８０を有する。これにより、画素部３０は、基板１０で生じたキャリアをそれぞれの画素部３０のキャリア吸収部８０に吸収させる。それぞれの画素部３０の受光素子３２には、暗電流成分が蓄積されない。よって、暗電流によるノイズが低減し、撮像素子１００で撮像する画像の画質が向上する。
【００２１】  なお、画素部３０は、構成の一部を隣接する画素部３０と共有してよい。例えば、電源、選択トランジスタ、増幅トランジスタおよびリセットトランジスタは、隣接する複数の画素部３０で共有されてよい。本例では、Ｙ軸方向に隣接する２つの画素部３０で電源、選択トランジスタ、増幅トランジスタおよびリセットトランジスタを共有している。即ち、フォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰＤ２の２つのフォトダイオードに対して、電源、選択トランジスタ、増幅トランジスタおよびリセットトランジスタが１つずつ設けられる。
【００２２】  本例の撮像素子１００は、基板１０で生成されたキャリアを、第１壁部４１によりキャリア吸収部８０に誘導する。これにより、撮像素子１００は、基板１０からの暗電流成分の受光素子３２への蓄積を抑制する。本例の撮像素子１００は、基板１０で生成されたキャリアを第１壁部４１のポテンシャル障壁で抑制するだけではなく、キャリア通過領域Ｒｃｐを通してキャリア吸収部８０に誘導する。即ち、第１壁部４１は、キャリアをキャリア通過領域Ｒｃｐに誘導する誘導部材としての機能も有する。そのため、単にポテンシャル障壁でキャリアを抑制する場合に比べて、暗電流の抑制効果が高い。
【００２３】  ［比較例１］  図２は、比較例１に係る撮像素子５００の断面図を示す。本例の撮像素子５００は、基板５１０、素子形成部５２０、画素部５３０、配線層５５０、カラーフィルタ５６０およびレンズ部５７０を備える。素子形成部５２０には、受光素子５３２および浮遊拡散層５８０が形成されている。配線層５５０は、配線部５５５を有する。
【００２４】  撮像素子５００は、Ｐ＋型の基板５１０とＰ−型の素子形成部５２０とを有する。基板５１０には、欠陥が含まれる場合がある。例えば、基板５１０に欠陥が含まれると、欠陥からキャリアが生じ、暗電流が発生する場合がある。基板５１０において暗電流が生じると、受光素子５３２に流れ込み撮像素子５００の特性が悪化する。
【００２５】  ［比較例２］  図３は、比較例２に係る撮像素子５００の断面図を示す。本例の撮像素子５００は、基板５１０をより高濃度としている点で比較例１に係る撮像素子５００と異なる。
【００２６】  撮像素子５００は、基板５１０のＰ型不純物濃度を増加させることにより、基板５１０で生じた電子を再結合させる。これにより、暗電流の発生が抑制される。しかしながら、高濃度の基板５１０を用いる場合、基板５１０上に形成する素子形成部５２０の濃度の調整が困難となる。例えば、素子形成部５２０を基板５１０上にエピタキシャル成長させる場合、基板５１０の不純物が素子形成部５２０に拡散するオートドープが生じる。
【００２７】  ［比較例３］  図４は、比較例３に係る撮像素子５００の断面図を示す。本例の撮像素子５００は、壁部５４１を有する点で比較例１に係る撮像素子５００と異なる。
【００２８】  壁部５４１は、基板１０の全面に設けられたＰ型の不純物層である。壁部５４１は、基板５１０で発生した電子が素子形成部５２０に抜けるのを抑制する。しかしながら、本例の撮像素子５００には、基板５１０で生成された電子が抜ける逃げ道がない。そのため、基板５１０で発生した電子の一部が壁部５４１を抜けて素子形成部５２０に侵入する場合がある。よって、本例の撮像素子５００は、暗電流を低減する効果があるものの、完全に暗電流を抑制することができない。
【００２９】  なお、撮像素子５００の暗電流を抑制する方法として、冷却装置を設ける方法も考えられる。撮像素子５００を冷却することにより、基板５１０における電子の生成が抑制される。しかしながら、冷却装置を設ける方法では、冷却装置を設けることによる装置の大型化やコストの増大などのデメリットが大きい。さらに、冷却する方法では電子の熱拡散が低減するので、フォトダイオードから浮遊拡散層への電荷転送特性が悪化する。
【００３０】  ［実施例２］  図５は、実施例２に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、第２壁部４２を備える点で実施例１に係る撮像素子１００と異なる。本例では、実施例１と異なる点について主に説明する。
【００３１】  第２壁部４２は、キャリア通過領域Ｒｃｐを通過したキャリアが受光素子３２に蓄積するのを抑制する。即ち、第２壁部４２は、キャリア通過領域Ｒｃｐを通過したキャリアをキャリア吸収部８０に導くように設けられる。第２壁部４２は、複数の画素部３０の配列方向と交差して、素子形成部２０内に設けられる。本例の第２壁部４２は、板状の形状であり、Ｚ軸方向にその面方向を有して設けられている。第２壁部４２は、素子形成部２０よりも高濃度のＰ型の半導体層である。第２壁部４２は、第１壁部４１と接して形成されることが好ましい。
【００３２】  一例において、第２壁部４２は、素子分離部２２と接して設けられる。この場合、第２壁部４２の上端の位置は、キャリア吸収部８０の下端の位置よりも素子形成部２０の上端側に位置してよい。本例の第２壁部４２は、素子分離部２２の下方に設けられる。これにより、第２壁部４２は、基板１０で生成されたキャリアがキャリア吸収部８０に吸収されずに受光素子３２に蓄積されるのを防止する。第２壁部４２を設ける位置は、基板１０で生成されたキャリアをキャリア吸収部８０に誘導できるものであれば、これに限られない。例えば、第２壁部４２は、複数の画素部３０の配列方向と交わる方向であれば、その面方向が傾斜して設けられてもよい。具体的に、第２壁部４２は、下方から上方へ向かうにつれて、平面視においてキャリア吸収部８０に近づくように傾斜してもよい。キャリア通過領域Ｒｃｐからキャリア吸収部８０への領域が徐々に狭まるように第２壁部４２が設けられることで、基板１０で生成されたキャリアがキャリア吸収部８０に誘導されやすくなる。なお、第２壁部４２は、必ずしも板状である必要はなく、例えば階段状の形状や、曲面形状であってもよい。
【００３３】  第２壁部４２の不純物濃度は、一例において、第１壁部４１の不純物濃度と同一である。但し、第２壁部４２の不純物濃度は、第２壁部４２の不純物濃度と異なっていてもよい。一例において、第１壁部４１の不純物濃度は、第２壁部４２の不純物濃度よりも高い。第１壁部４１および第２壁部４２の不純物濃度は、同一のドーパント濃度でイオン注入することにより形成されてよい。第１壁部４１が高濃度の基板１０に形成され、第２壁部４２が基板１０よりも低濃度の素子形成部２０に形成される場合、同一のドーパント濃度でイオン注入された場合であっても、第１壁部４１の不純物濃度は、第２壁部４２の不純物濃度よりも高くなる。
【００３４】  ［実施例３］  図６は、実施例３に係る撮像素子１００の構成の一例を示す。本例の撮像素子１００は、複数の積層された第１壁部４１ａ，４１ｂ，４１ｃを有する。
【００３５】  第１壁部４１ａは、実施例１および２に係る第１壁部４１と同様に、基板１０の上面に形成される。本例の第１壁部４１ａは、平面視で、受光素子３２の全面を覆うように設けられている。
【００３６】  第１壁部４１ｂは、第１壁部４１ａの下方に設けられる。第１壁部４１ｂは、平面視における受光素子３２の中心側に対応する領域に設けられる。また、第１壁部４１ｂは、平面視で、第１壁部４１ａよりも狭い領域に設けられている。第１壁部４１ｂの不純物濃度は、第１壁部４１ａの不純物濃度と同一である。但し、第１壁部４１ｂの不純物濃度は、第１壁部４１ａの不純物濃度と異なっていてもよい。
【００３７】  第１壁部４１ｃは、第１壁部４１ａの下方に設けられる。第１壁部４１ｃは、第１壁部４１ｂの下方に設けられる。第１壁部４１ｃは、平面視における受光素子３２の中心側に対応する領域に設けられる。また、第１壁部４１ｃは、平面視で、第１壁部４１ａおよび第１壁部４１ｂよりも狭い領域に設けられている。即ち、複数の第１壁部４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、受光素子３２よりも基板１０側に向かうほどそれぞれの領域が狭くなるように設けられている。第１壁部４１ｃの不純物濃度は、第１壁部４１ａおよび第１壁部４１ｂの不純物濃度と同一である。但し、第１壁部４１ｃの不純物濃度は、第１壁部４１ａおよび第１壁部４１ｂの不純物濃度と異なっていてもよい。
【００３８】  Ｚ軸方向の電子のポテンシャル分布は、第１壁部４１ａの付近で高くなる。本例の第１壁部４１は、Ｚ軸の正側方向から、第１壁部４１ａ、第１壁部４１ｂおよび第１壁部４１ｃの順に形成されている。第１壁部４１ａの形成される領域は、第１壁部４１ｂが形成される領域よりも広い。また、第１壁部４１ｂの形成される領域は、第１壁部４１ｃが形成される領域よりも広い。そのため、Ｚ軸方向の電子のポテンシャル分布は、第１壁部４１ａの深さ位置で高くなり、第１壁部４１ｂおよび第１壁部４１ｃの深さ位置で低くなるように傾斜が設けられている。よって、基板１０で形成され電子は、第１壁部４１ａ側から下方に誘導されやすくなる。したがって、電子が第１壁部４１ａを超えて受光素子３２に蓄積されるのを抑制する効果が高くなる。
【００３９】  一方、Ｘ軸方向では、上記のように、第１壁部４１ｃ，４１ｂ，４１と下方から上方に向かうほどそれぞれの領域が広くなる。これにより、第１壁部４１ｃ，４１ｂ，４１ａと下方から上方に向かうほどＸ軸方向のポテンシャルの高い領域が広くなる。よって、基板１０で形成された電子は、下方から上方へ向かう際にキャリア通過領域Ｒｃｐに誘導されやすくなる。
【００４０】  図７Ａ〜図７Ｄは、撮像素子１００の製造方法の一例を示す。本例の製造方法は一例であり、異なる方法によって撮像素子１００が製造されてもよい。
【００４１】  図７Ａは、第１壁部４１の形成工程の一例を示す。まず、Ｐ型の基板１０を用意する。第１壁部４１は、基板１０の表面側にイオン注入することにより形成される。本例の第１壁部４１は、Ｐ型のドーパントをイオン注入することにより基板１０の不純物濃度よりも高濃度に形成される。このように、本例の第１壁部４１を形成する段階は、素子形成部２０を基板１０の上方に形成する段階の前に実行される。これにより、基板１０の上面に第１壁部４１を形成する。また、素子形成部２０を形成する前にイオン注入することにより、少ない加速エネルギーで第１壁部４１を形成できる。
【００４２】  図７Ｂは、素子形成部２０の形成工程の一例を示す。基板１０よりも低濃度のＰ型の素子形成部２０を基板１０の上方に形成する。本例の素子形成部２０は、基板１０へのエピタキシャル成長によって形成される。また、素子形成部２０の形成後に、周辺回路を形成するためのウェル層が形成されてもよい。なお、第１壁部４１を基板１０ではなく素子形成部２０に形成する場合、図７Ａに示す第１壁部４１の形成を行わずに素子形成部２０を形成した後、素子形成部２０にＰ型のドーパントをイオン注入することにより第１壁部４１を形成してもよい。また、第１壁部４１を形成した後、第１壁部４１の上方にさらに素子形成部２０を形成してもよい。
【００４３】  図７Ｃは、第２壁部４２の形成工程の一例を示す。素子形成部２０を基板１０の上方に形成する段階の後に、第２壁部４２を素子形成部２０に形成する段階を更に備えてよい。例えば、本例の第２壁部４２は、素子形成部２０を完全に形成した後にまとめて形成される。本例の第２壁部４２は、素子形成部２０の上方からＰ型のドーパントをイオン注入することにより形成される。
【００４４】  また、素子形成部２０を基板１０の上方に完全に形成する前に、第２壁部４２を素子形成部２０に形成する段階を有してもよい。この場合、素子形成部２０の形成と第２壁部４２の形成は、複数回に分けて実施されてよい。例えば、素子形成部２０を基板１０の上方に形成する段階と、第２壁部４２を素子形成部２０に形成する段階とを複数回繰り返すことにより、第２壁部４２が形成される。ここで、第２壁部４２のイオン注入の加速エネルギーに限度があり、一度に素子形成部２０にイオン注入できない場合もある。この場合であっても、素子形成部２０へのイオン注入を複数回に分けることで、第２壁部４２の形成が実現する。
【００４５】  図７Ｄは、受光素子３２およびキャリア吸収部８０の形成工程の一例を示す。素子形成部２０には、一般的な半導体プロセスにより受光素子３２およびキャリア吸収部８０が形成されてよい。
【００４６】  受光素子３２は、第１壁部４１に対応して形成される。一例において、受光素子３２は、平面視で、第１壁部４１と少なくとも一部が重なるように形成される。また、受光素子３２の全ての領域が、平面視で、第１壁部４１と重なるように形成されてもよい。受光素子３２は、素子形成部２０の表面側に形成される。本例の第１壁部４１は、受光素子３２よりも基板１０側に、複数の画素部３０の配列方向において受光素子３２の少なくとも一部と重なるように形成される。
【００４７】  キャリア吸収部８０は、キャリア通過領域Ｒｃｐと対応して形成される。一例において、キャリア吸収部８０は、平面視で、キャリア通過領域Ｒｃｐと少なくとも一部が重なるように形成される。また、キャリア吸収部８０の全ての領域が、平面視で、キャリア通過領域Ｒｃｐと重なるように形成されてもよい。なお、受光素子３２およびキャリア吸収部８０を形成した後は、一般的な工程により、配線層５０、カラーフィルタ６０およびレンズ部７０が形成される。
【００４８】  以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【００４９】  請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００５０】１０・・・基板、２０・・・素子形成部、２２・・・素子分離部、３０・・・画素部、３２・・・受光素子、４１・・・第１壁部、４２・・・第２壁部、５０・・・配線層、５５・・・配線部、６０・・・カラーフィルタ、７０・・・レンズ部、８０・・・キャリア吸収部、１００・・・撮像素子、５００・・・撮像素子、５１０・・・基板、５２０・・・素子形成部、５３０・・・画素部、５３２・・・受光素子、５４１・・・壁部、５５０・・・配線層、５５５・・・配線部、５６０・・・カラーフィルタ、５７０・・・レンズ部、５８０・・・浮遊拡散層
【図１Ａ】
2018139154.tif 000003
【図１Ｂ】
2018139154.tif 000004
【図１Ｃ】
2018139154.tif 000005
【図２】
2018139154.tif 000006
【図３】
2018139154.tif 000007
【図４】
2018139154.tif 000008
【図５】
2018139154.tif 000009
【図６】
2018139154.tif 000010
【図７Ａ】
2018139154.tif 000011
【図７Ｂ】
2018139154.tif 000012
【図７Ｃ】
2018139154.tif 000013
【図７Ｄ】
2018139154.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板と、
前記基板上に設けられ、前記基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部と、
前記素子形成部に設けられ、受光素子と、前記受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部とをそれぞれ有し、２次元状に配列された複数の画素部と
を備え、
前記複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、
前記受光素子よりも前記基板側に、前記複数の画素部の配列方向において前記受光素子の少なくとも一部と重なるように設けられ、前記基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部と、
前記複数の画素部の配列方向において前記第１壁部が設けられていないキャリア通過領域と
を有する撮像素子。
【請求項２】
前記キャリア通過領域は、前記複数の画素部の配列方向において前記キャリア吸収部の少なくとも一部と重なるように設けられる請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記第１壁部は、前記基板内に設けられる
請求項１又は２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記第１壁部は、前記基板の前記素子形成部との境界に設けられる
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記複数の画素部の配列方向と交差して前記素子形成部内に設けられ、前記素子形成部よりも高濃度の第２壁部を更に有する
請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記第２壁部の一方の端は、前記キャリア吸収部の前記基板側の端の位置よりも、前記基板の反対側に位置する
請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記素子形成部の、前記基板と反対側であって、平面視で前記キャリア吸収部に隣接して設けられた素子分離部を更に備え、
前記第２壁部は、前記素子分離部と接して設けられている
請求項５又は６に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記第１壁部の濃度は、前記第２壁部の濃度よりも高い
請求項５から７のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記第１壁部は、積層して複数設けられ、
複数の前記第１壁部は、前記受光素子よりも前記基板側に向かうほどそれぞれの領域が狭くなる
請求項１から８のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記キャリア吸収部は、フローティングディフュージョン、選択トランジスタのソースまたはドレイン、リセットトランジスタのソースまたはドレイン、増幅トランジスタのソースまたはドレイン、複数の前記フローティングディフュージョンを連結するスイッチのソースまたはドレインおよび電源の拡散領域の少なくとも１つを含む
請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記キャリア吸収部は、予め定められた電位に設定されている
請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１２】
基板と、
前記基板上に設けられた素子形成部と、
前記基板および前記素子形成部の少なくとも一方に２次元状に配列され、それぞれが受光素子を有する複数の画素部と、
を備え、
前記複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、
前記複数の画素部の配列方向において前記受光素子の少なくとも一部と重なるように前記受光素子よりも前記基板側に設けられ、前記基板よりも高濃度の第１壁部を有する撮像素子。
【請求項１３】
前記複数の画素部は、前記受光素子とは異なる領域に設けられたキャリア吸収部をそれぞれ有し、
前記少なくとも一つの画素部は、前記複数の画素部の配列方向において前記第１壁部が設けられていないキャリア通過領域を有し、
前記キャリア通過領域は、前記複数の画素部の配列方向において前記キャリア吸収部の少なくとも一部と重なるように設けられる請求項１２に記載の撮像素子。
【請求項１４】
前記基板と前記素子形成部は、同じ導電型であり、
前記素子形成部は、前記基板よりも低濃度であり、
前記キャリア吸収部は、前記基板および前記素子形成部とは異なる導電型である請求項１３に記載の撮像素子。
【請求項１５】
第１導電型の基板を用意することと、
前記基板よりも低濃度の第１導電型の素子形成部を前記基板上に形成することと、
前記基板内または素子形成部内に、前記基板よりも高濃度の第１導電型の第１壁部と、前記第１壁部が設けられていないキャリア通過領域とを形成することと、
前記素子形成部に、受光素子と、前記受光素子とは異なる領域に設けられた第２導電型のキャリア吸収部とを形成して、前記受光素子と前記キャリア吸収部とをそれぞれ有する複数の画素部を２次元状に配列させることとを含み、
前記複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、前記複数の画素部の配列方向において前記第１壁部の少なくとも一部と重なるように前記受光素子が形成される
撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
前記素子形成部を前記基板上に形成した後に、前記基板よりも高濃度の第２壁部を前記素子形成部に形成することを更に含む
請求項１５に記載の撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
前記素子形成部を前記基板上に形成することと、前記第２壁部を前記素子形成部に形成することを複数回繰り返す
請求項１６に記載の撮像素子の製造方法。
【請求項１８】
基板を用意することと、
素子形成部を前記基板上に形成することと、
前記基板内および前記素子形成部の少なくとも一方に、前記基板よりも高濃度の第１壁部を形成することと、
前記素子形成部に、それぞれが受光素子を有する複数の画素部を２次元状に配列させることとを含み、
前記複数の画素部のうち少なくとも一つの画素部は、前記複数の画素部の配列方向において前記第１壁部の少なくとも一部と重なるように前記受光素子が形成される
撮像素子の製造方法。
【国際調査報告】
2018139154.tif 000015
2018139154.tif 000016
2018139154.tif 000017
2018139154.tif 000018