(57)【要約】【課題】画素の微細化と高い集光率とを両立し、画像特性に優れた固体撮像装置を実現する。【解決手段】高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層５を、ＳＴＩ６の下方の領域を中心として半導体基板１の内部に部分的に形成し、光電変換部９ａ及び９ｂを、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方にまで拡がるように形成する。更に、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂは、ゲート電極１０ａ及び１０ｂ表面の一部のみを覆い、かつ、ドレイン領域１３側に偏った位置に形成される。入射光は、ゲート電極１０ａ及び１０ｂ表面のうち、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂが形成されていない部分を通過して、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方に拡がる光電変換部９ａ及び９ｂにも入射することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に配列され、入射光を受光する受光領域を含む複数の画素とを備え、
所定数の画素がグループ化されて１つの画素単位を構成しており、
前記受光領域の各々は、前記半導体基板の主面と平行な方向において、それぞれの中心が前記画素の各々の中心と一致するように形成される、固体撮像装置。
【請求項２】
前記画素の各々は、光電変換領域と、ゲート電極とを含み、
前記光電変換領域は、前記ゲート電極の下方に拡がるように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記半導体基板の表面から所定の深さにまで形成される第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域の表面に形成され、前記画素単位の各々を分離する分離領域と、
前記第１の半導体領域の内部に形成され、前記分離領域の下方を中心として部分的に形成され、前記第１の半導体領域より不純物濃度が高い第２の半導体領域とを更に備え、
前記画素の各々は、光電変換領域を含み、
前記光電変換領域は、前記第２の半導体領域の間に拡がるように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素の各々は、光電変換領域と、前記半導体基板表面に形成される表面領域と、ゲート電極とを含み、
前記表面領域は、前記ゲート電極との間に所定の隙間を有するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記画素の各々は、集光レンズを更に含み、
前記集光レンズは、その光軸が前記画素の中心を通過するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記画素単位は、ドレイン領域を含み、
前記画素の各々は、光電変換領域と、ゲート電極と、前記ゲート電極の表面に形成されるサリサイド領域とを含み、
前記画素単位の各々に含まれる前記所定数の画素は、前記ドレイン領域を共有しており、
前記サリサイド領域は、前記ゲート電極の表面のうち、前記ドレイン領域側に偏った一部の領域に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記受光領域は、前記画素単位毎に同一のパターンを構成することを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記画素単位は、隣接する２つの前記画素と、ドレイン領域とを含み、
前記画素単位の各々に含まれる２つの前記画素は、前記画素単位の中心線に対して線対称のレイアウトを有することを特徴とする、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記画素単位は、２×２の行列状に配列される４つの前記画素と、ドレイン領域とを含み、
前記画素単位の各々に含まれる４つの前記画素は、前記画素単位の中心に対して点対称のレイアウトを有することを特徴とする、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記画素単位は、２×２の行列状に配列される４つの前記画素と、ドレイン領域とを含み、
前記画素単位の各々に含まれる４つの前記画素は、前記画素単位の中心に対して点対称、かつ、前記画素単位の中心線に対して線対称のレイアウトを有することを特徴とする、請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
固体撮像装置は、増幅型の固体撮像装置であることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、より特定的には、複数の画素がマトリクス状に配置された固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＭＯＳ型イメージセンサーに代表される固体撮像装置では、画像特性の向上を図るために、集光率を高めることが求められている。集光率を高めるためには、集光レンズを用いることが一般的に知られている。
【０００３】
また、近年では、固体撮像装置の小型化に伴い、画素の微細化を図ることが望まれている。このような要求を満たすために、隣接する複数の画素で、１つのゲート電極あるいはドレイン領域を共有化することによって、画素の微細化を図る試みがなされている。以下に、２画素を１セル（単位）とした構成の固体撮像装置を例に挙げて、その詳細を説明する。
【０００４】
図９は、従来の固体撮像装置を模式的に示す平面図である。尚、図９は、固体撮像装置の一部の構成を半導体基板の主面へと投影した図である。
【０００５】
図９に示される固体撮像装置は、半導体基板上にマトリクス状に配列された複数の画素を備える。半導体基板には、一般に、ｎ型のシリコン基板が用いられる。隣接する２つの画素１０２ａ及び１０２ｂは、１つのセルＣを構成し、入射光を信号電荷に変換する光電変換部（図示せず）を含む。また、画素１０２ａ及び１０２ｂ内の所定領域には、当該光電変換部に光を入射可能とする受光領域１０３ａ及び１０３ｂが形成されている。受光領域１０３ａ及び１０３ｂの各々は、同一形状を有し、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍを基準として予め定められた位置に形成されている。
【０００６】
次に、図１０及び１１を参照して、画素２と受光領域３との位置関係について、より具体的に説明する。
【０００７】
図１０は、図９に示される二点鎖線部分の拡大図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩラインに沿う断面図である。
【０００８】
図１０及び１１に示されるように、従来の固体撮像装置は、半導体基板１０１と、低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層１０４と、高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層１０５と、素子分離領域１０６と、ｐ型注入分離層１０７と、ｐ型の光電変換部１０８ａ及び１０８ｂと、ｎ型の光電変換部１０９ａ及び１０９ｂと、ゲート電極１１０ａ及び１１０ｂと、スペーサー１１１と、サリサイド領域１１２ａ及び１１２ｂと、ドレイン領域１１３と、Ｖｔ制御層１１４と、バリア制御層１１５と、絶縁膜１１６と、遮光膜１１７と、カラーフィルタ１１８と、集光レンズ１１９とを備える。
【０００９】
画素１０２ａは、フォトダイオードを構成する光電変換部１０８ａ及び１０９ａと、ゲート電極１１０ａと、ゲート電極１１０ａの表面に形成されたサリサイド領域１１２ａと、素子分離領域１０６とを中心に構成されている。同様に、画素１０２ｂは、光電変換部１０８ｂ及び１０９ｂと、ゲート電極１１０ｂと、ゲート電極１１０ｂの表面に形成されたサリサイド領域１１２ｂと、素子分離領域１０６とを中心に構成されている。
【００１０】
絶縁膜１１６は、ゲート電極１１０ａ及び１１０ｂが形成された半導体基板１０１の表面を覆うように形成されている。絶縁膜１１６上には、光電変換部１０９ａ及び１０９ｂ上の所定の領域に開口を有する遮光膜１１７が形成されている。遮光膜１１７に設けられた開口によって、入射光を光電変換部１０９ａ及び１０９ｂに受光するための受光領域１０３ａ及び１０３ｂが形成される。
【００１１】
更に、遮光膜１１７の上方には、カラーフィルタ１１８と、画素１０２ａ及び１０２ｂの各々に対応して設けられる複数の集光レンズ１１９が形成されている。集光レンズ１１９は、画素１０２ａ及び１０２ｂへと、できるだけ多くの光を集光するために、半導体基板１０１の主面に対して各画素１０２ａ及び１０２ｂが占める面積を、可能な限り有効に利用するように配置される。すなわち、集光レンズ１１９は、その光軸Ａｘが画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍを通過するように配置される。
【００１２】
従来の固体撮像装置においては、２つの画素１０２ａ及び１０２ｂが１つのドレイン領域１１３を共有して、１つのセルを構成することにより、画素の微細化が図られている。
【特許文献１】特願平８−３１６４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、複数の画素が１つのセルを構成する従来の固体撮像装置には、固体撮像装置全体としての集光率が低下し、その結果、画像感度の低下やバラツキや、色シェーディング不良、感度シェーディング不良等が生じるという問題がある。
【００１４】
以下、従来の固体撮像装置の問題点について、図９〜１１を再度参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図９に示されるように、各画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍは、半導体基板の主面と平行な方向に一定間隔で配置されている。一方、１つのセルＣにおいて、２つの画素１０２ａ及び１０２ｂは、１つのドレイン領域１１３を共有している。したがって、画素１０２ａ及び１０２ｂ内の受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐは、基板の主面と平行な方向において、各画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍからずれた状態で配置される。この結果、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍの配置ピッチが一定であるのに対して、受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐの配置ピッチは、一定ではない。
【００１６】
また、上述したように、集光レンズ１１９は、画素１０２ａ及び１０２ｂに可能な限り光を集めるために、半導体基板１０１の主面に対して各画素１０２ａ及び１０２ｂが占める面積を、できるだけ広く覆うように配置されている。すなわち、集光レンズ１１９は、その光軸Ａｘが、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍを通過するように配置される。尚、図９〜１１の例では、集光レンズ１１９は、画素１０２ａ及び１０２ｂの受光領域１０３ａ及び１０３ｂのそれぞれに対応してアレイ状に配列され、隣り合うレンズの外周同士が接するように形成されている。
【００１７】
各画素１０２ａ及び１０２ｂに入射した光は、集光レンズ１１９によって集光され、集光レンズ１１９の光軸Ａｘ方向、すなわち、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍに向かって入射する。しかしながら、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍと、受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐとが、半導体基板１０１の主面方向にずれて配置されている場合、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍに向かって入射した光は、受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐからずれてしまう。そのため、光電変換部１０９ａ及び１０９ｂにおける受光感度が低下する。
【００１８】
そこで、画素１０２ａ及び１０２ｂの中心ｍと、受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐとのずれを予め考慮し、集光レンズ１１９を、その光軸が受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐを通過するように配置することによって、集光率を高めることも考えられる。
【００１９】
しかしながら、２つの画素１０２ａ及び１０２ｂで１つのセルＣが構成される場合、上述のように、受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐは、半導体基板１０１上において等間隔で配置されない。したがって、集光レンズ１１９の光軸と受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐとを一致させようとすると、集光レンズ１１９のレイアウトが複雑になるという問題が生じる。
【００２０】
仮に、受光領域１０３ａ及び１０３ｂの中心ｐの位置に対応して、集光レンズ１９を配置した場合、集光レンズ１１９の大きさを小さくする必要があるので、画素１０２ａ及び１０２ｂの面積を有効利用することができない。その結果、逆に集光率の低下を招いてしまう。
【００２１】
それ故に、本発明の目的は、画素の微細化と高い集光率とを両立し、画像感度、色シェーディング、感度シェーディングといった画像特性に優れた固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、固体撮像装置に向けられている。当該固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板上に配列され、入射光を受光する受光領域を含む複数の画素とを備える。所定数の画素は、グループ化されて１つの画素単位を構成し、受光領域の各々は、半導体基板の主面と平行な方向において、それぞれの中心が画素の各々の中心と一致するように形成される。
【００２３】
また、画素の各々は、光電変換領域と、ゲート電極とを含み、光電変換領域は、ゲート電極の下方に拡がるように形成されても良い。
【００２４】
また、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板の表面から所定の深さにまで形成される第１の半導体領域と、第１の半導体領域の表面に形成され、画素単位の各々を分離する分離領域と、第１の半導体領域の内部に形成され、分離領域の下方を中心として部分的に形成され、第１の半導体領域より不純物濃度が高い第２の半導体領域とを更に備え、画素の各々は、光電変換領域を含み、光電変換領域は、第２の半導体領域の間に拡がるように形成されても良い。
【００２５】
また、画素の各々は、光電変換領域と、半導体基板表面に形成される表面領域と、ゲート電極とを含み、表面領域は、ゲート電極との間に所定の隙間を有するように形成されても良い。
【００２６】
また、画素の各々は、集光レンズを更に含み、集光レンズは、その光軸が画素の中心を通過するように配置されても良い。
【００２７】
また、画素単位は、ドレイン領域を含み、画素の各々は、光電変換領域と、ゲート電極と、ゲート電極の表面に形成されるサリサイド領域とを含み、画素単位の各々に含まれる所定数の画素は、ドレイン領域を共有しており、サリサイド領域は、ゲート電極の表面のうち、ドレイン領域側に偏った一部の領域に形成されても良い。
【００２８】
また、受光領域は、画素単位毎に同一のパターンを構成することが好ましい。
【００２９】
この場合、画素単位は、隣接する２つの画素と、ドレイン領域とを含み、画素単位の各々に含まれる２つの画素は、画素単位の中心線に対して線対称のレイアウトを有しても良い。
【００３０】
あるいは、画素単位は、２×２の行列状に配列される４つの画素と、ドレイン領域とを含み、画素単位の各々に含まれる４つの画素は、画素単位の中心に対して点対称のレイアウトを有しても良い。
【００３１】
あるいは、画素単位は、２×２の行列状に配列される４つの画素と、ドレイン領域とを含み、画素単位の各々に含まれる４つの画素は、画素単位の中心に対して点対称、かつ、画素単位の中心線に対して線対称のレイアウトを有しても良い。
【００３２】
本発明に係る固体撮像装置は、増幅型の固体撮像装置であることが望ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る固体撮像装置は、画素の中心と受光領域の中心とが一致するように形成されているので、高い集光率を得ることができる。それ故、本発明によれば、画像特性の良い固体撮像装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について、２画素が１セルとして構成された固体撮像装置を例に挙げ、図面を参照しながら説明する。各図中においては、説明の便宜上、破線や鎖線等を用いて位置関係が示されている。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す平面図である。図１においては、図示の都合上、一部の画素の構成要素を半導体基板（図示せず）の主面への投影によって示している。
【００３６】
図１に示される固体撮像装置は、半導体基板（図示せず）上に二次元マトリクス状に配列された複数の画素２ａ及び２ｂを備える。画素２ａ及び２ｂは、入射光を信号電荷に変換する光電変換部（図示せず）を含んでいる。複数の画素２ａ及び２ｂの中心を半導体基板（図示せず）に投影した点ｍ（以下、この点を「画素の中心」という）は、半導体基板の主面と平行な方向において、一定の間隔で配置されている。
【００３７】
画素２ａ及び２ｂの各々は、入射光を受光するための受光領域３ａ及び３ｂと、ゲート電極１０ａ及び１０ｂと、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂとをそれぞれ含んでいる。
【００３８】
また、隣接する２つの画素２ａ及び２ｂは、１つのセルＣ（画素単位）を構成する。セルは、受光領域３ａ及び３ｂの所定数の配置パターンを１つのグループとして構成するものであり、各セルは、同一の構成を有する。本実施形態においては、セルＣに含まれる画素２ａ及び２ｂは、セルの中心線（図１における画素２ａ及び２ｂの境界線）を中心に線対称のレイアウトを有する。尚、以下においては、１つのセルＣについてのみ詳細に説明する。
【００３９】
次に、図２及び図３を参照しながら、画素２と受光領域３の位置関係について、より具体的に説明する。
【００４０】
図２は、図１に示されるセルＣの拡大図であり、図３は、図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩラインに沿う断面図である。
【００４１】
図２及び３に示されるように、本実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１と、低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層４と、低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層４より不純物濃度が高い高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層５と、ＳＴＩ６と、ｐ型ＳＴＩ活性層７と、ｐ型光電変換部８ａ及び８ｂと、ｎ型光電変換部９ａ及び９ｂと、ゲート電極１０ａ及び１０ｂと、スペーサー１１ａ及び１１ｂと、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂと、ドレイン領域１３と、Ｖｔ制御層１４と、バリア制御層１５と、絶縁膜１６と、遮光膜１７と、カラーフィルタ１８と、集光レンズ１９とを備える。
【００４２】
画素２ａは、フォトダイオードを構成する光電変換部８ａ及び９ａと、ゲート電極１０ａとを中心に構成されている。同様に、画素２ｂは、光電変換部８ｂ及び９ｂと、ドレイン領域１３と、ゲート電極１０ｂとを中心に構成されている。特に、本実施形態においては、光電変換部８ａ及び８ｂは、ゲート電極１０ａ及び１０ｂとの間に隙間を有するように形成されている。尚、画素２ａ及び２ｂによって構成されるセルＣは、ＳＴＩ６によって互いに分離されている。
【００４３】
図３に示されるように、本実施形態においては、高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層５は、ＳＴＩ６の下方の領域を中心に形成され、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方には、形成されていない。代わりに、光電変換部９ａ及び９ｂが、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの各々の下方にまで拡がるように形成されている。更に、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂは、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの表面の一部にのみ形成されている。より具体的には、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂは、各々の長さ（図３の左右方向の長さ）がゲート電極１０ａ及び１０ｂのゲート長より短くなるように形成されている。また、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂは、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの表面のうち、ドレイン領域１３側に偏って形成されている。
【００４４】
ゲート電極１０ａ及び１０ｂ上には、絶縁膜１６が形成されている。絶縁膜１６上には、光電変換部９ａ及び９ｂの上方の所定領域に開口を有する遮光膜１７が形成されている。更に、遮光膜１７上には、カラーフィルタ１８が形成され、カラーフィルタ１８上に、複数の集光レンズ１９が配置されている。
【００４５】
集光レンズ１９は、対応する画素２にできるだけ多くの光を集めるために、半導体基板の主面において各画素２ａ及び２ｂが占める面積を可能な限り広く覆うように配置される。すなわち、集光レンズ１９は、その光軸が画素２ａ及び２ｂの中心ｍを通過するように配置される。本実施形態においては、図３に示されるように、複数の集光レンズ１９は、複数の画素２ａ及び２ｂの各々に対応してアレイ状に配列されるが、隣り合う集光レンズ１９の外周同士が接するように形成されている。
【００４６】
尚、図３に示されるように、本実施形態における受光領域３ａ及び３ｂは、遮光膜１７の開口と、光電変換部９ａ及び９ｂが占める領域（すなわち、半導体基板１の主面への光電変換部９ａ及び９ｂの投影）と、半導体基板１の主面のうち入射光が透過可能な領域とによって規定される。入射光が透過可能な半導体基板１主面上の領域は、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂの位置及び寸法に依存して変化する。
【００４７】
一般的に、２画素を１セルとする固体撮像装置においては、隣接する２つの画素が１つのドレイン領域１３を共有するため、隣接する２つの画素２ａ及び２ｂの中心ｍと、受光領域３ａ及び３ｂの中心ｐとは、基板の主面方向にずれた位置に配置される。そのため、従来の固体撮像装置では、各画素２ａ及び２ｂの中心ｍのピッチが半導体基板１０１上で一定であるのに対して、受光領域３の中心ｐのピッチは、一定ではなかった。
【００４８】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置は、図１に示されるように、画素２ａ及び２ｂの中心ｍと、受光領域３ａ及び３ｂの中心ｐとがほぼ一致するように構成されている。
【００４９】
具体的には、図３に示されるように、高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層５をゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方に形成せず、ＳＴＩ６の下方の領域を中心として半導体基板１の内部に部分的に形成されている。これに伴い、光電変換部９ａ及び９ｂは、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方にまで拡がるように形成されている。更に、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂは、ゲート電極１０ａ及び１０ｂ表面の一部のみを覆い、かつ、ドレイン領域１３側に偏った位置に形成されている。このように構成されているため、入射光は、ゲート電極１０ａ及び１０ｂ表面のうち、サリサイド領域１２ａ及び１２ｂが形成されていない部分を通過して、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方に拡がる光電変換部９ａ及び９ｂにも入射することができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る固体撮像装置においては、集光レンズ１９は、その光軸が画素２ａ及び２ｂの中心ｍを通過するように配置されている。したがって、画素２ａ及び２ｂに入射する光Ｌは、集光レンズ１９によって集光され、画素２ａ及び２ｂの中心ｍに向かって入射する。上述のように、半導体基板１の主面方向において、画素２ａ及び２ｂの中心ｍと、受光領域３ａ及び３ｂの中心ｐとが、ほぼ一致するように形成されているので、集光レンズ１９によって集光された光は、受光領域３ａ及び３ｂの中心ｐへと入射することができる。
【００５１】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置は、画素２ａ及び２ｂの中心ｍと、受光領域３ａ及び３ｂの中心ｐと重なりあうように構成されている。それ故、本実施形態によれば、集光レンズ１９の配置を変更することなく、画素２ａ及び２ｂの中心ｍに向かう光を、受光領域３ａ及び３ｂの中心ｐに入射させることを可能とし、高い集光率を得ることができる。その結果、感度低下、画像感度のバラツキ、色シェーディング不良及び感度シェーディング不良等が抑制され、画像特性の良い固体撮像装置を実現できる。
【００５２】
ここで、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００５３】
図４Ａ〜４Ｋは、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の概略を説明する断面図である。
【００５４】
まず、図４Ａに示されるように、ｎ型の半導体基板１の内部に、低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層４（不純物濃度：１×１０14〜１×１０15ｃｍ-3）を、半導体基板１の表面から約３μｍの深さにまで形成する。
【００５５】
次に、図４Ｂに示されるように、半導体基板１に画素分離領域を形成すべき位置に、低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層４より不純物濃度が高い高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層５（不純物濃度：１×１０15〜１×１０16ｃｍ-3）を、濃度ピーク位置が半導体基板１の表面から０．９μｍの深さとなるように形成する。
【００５６】
次に、図４Ｃに示されるように、半導体基板１の主面から所定の深さにまでＳＴＩ６を形成する。より詳細には、まず、素子分離部を形成すべき領域に、ドライエッチング処理によって溝Ｔを形成する。溝Ｔの深さは、約０．３μｍである。その後、溝Ｔの内面に向けて、低エネルギーでイオン注入を行う。具体的には、溝Ｔの内面にホウ素（Ｂ）イオンを、３０ＫｅＶ、３．２×１０13／ｃｍ2の条件で注入する。これによって、溝Ｔの内面に、ｐ+型内面膜７が形成される。次に、内面膜７が形成された溝Ｔに、酸化膜等の絶縁膜を埋め込んだ後、表面を平坦化する。以上の工程を経て、ＳＴＩ６が形成される。
【００５７】
次に、図４Ｄに示されるように、低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層４の内部に、ｐ型のＶｔ制御層１４及びバリア制御層１５を形成する。Ｖｔ制御層の濃度ピーク位置は、半導体基板１の表面から０．３μｍの深さであり、バリア制御層１５の濃度ピーク位置は、半導体基板の表面から０．８μｍ深さである。
【００５８】
次に、図４Ｅに示されるように、ｐ型の光電変換部８ａ及び８ｂと、ｎ型の光電変換部９ａ及び９ｂを形成する。より詳細には、従来公知の方法に従って、半導体基板１の主面上の光電変換部９ａ及び９ｂを形成すべき領域（設計で定められる領域）に、開口部を有するレジストパターンを設ける。そして、このレジストパターンをマスクとして、ｎ型不純物である砒素（Ａｓ）を、高エネルギーでイオン注入する。具体的には、Ａｓイオンを６００ＫｅＶ、２．２×１０12／ｃｍ2の条件で注入する。これにより、半導体基板１の内部に、光電変換部９ａ及び９ｂが形成される。光電変換部９ａ及び９ｂの濃度ピークの半導体基板１表面からの深さは、約０．３μｍである。
【００５９】
次に、公知の方法に従って、半導体基板１の表面に、ｐ型不純物を選択的に導入することによって、光電変換部８ａ及び８ｂが形成される。本実施形態においては、半導体基板１の表面上のゲート電極１０ａ及び１０ｂを形成すべき領域（設計によって定められる領域）から所定距離離れた領域にｐ型不純物が導入される。これにより、ｎ型の光電変換部９ａ及び９ｂが、半導体基板１の表層におけるゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方部分に拡がった状態が維持される。
【００６０】
次に、図４Ｆに示されるように、ゲート電極１０ａ及び１０ｂが形成される。より詳細には、半導体基板１の表面に、ＣＶＤ法によって、厚さが２００ｎｍとなるようにポリシリコン膜を堆積する。そして、堆積されたポリシリコン膜を、フォトリソグラフィ処理及びドライエッチング処理等によってパターニングすることによって、ゲート電極１０ａ及び１０ｂが形成される。
【００６１】
次に、図４Ｇは、半導体基板１の主面に、ドレイン領域１３が形成される。より詳細には、形成されたゲート電極１０ａ及び１０ｂをマスクとして、半導体基板１の主面のうち、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの間から露出する部分に、ｎ型不純物をイオン注入する。具体的には、砒素（Ａｓ）イオンを、５０ＫｅＶ、２．０×１０15／ｃｍ2の条件でイオン注入することにより、半導体基板１の主面にドレイン領域１３が形成される。
【００６２】
次に、図４Ｈに示されるように、半導体基板１の表面に、ＣＶＤ法により、厚さが１５０ｎｍとなるように酸化膜を堆積する。そして、堆積された酸化膜を、フォトリソグラフィ処理およびドライエッチング処理等によってパターニングして、対向するゲート電極１０ａ及び１０ｂの側壁に沿って、スペーサー１１を形成する。
【００６３】
次に、図４Ｉに示されるように、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの表面の一部をサリサイド化する。より詳細には、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの表面の一部に、ＣｏＳｉ2等の化合物をスパッタ法によって堆積させる。入射光は、ゲート電極１０ａ及び１０ｂ表面の非サリサイド領域（サリサイド領域１２が形成されていない部分）を透過できるので、ゲート電極１０ａ及び１０ｂの下方に拡がるように形成された光電変換部９ａ及び９ｂへと光を取り込むことが可能となる。
【００６４】
次に、図４Ｊに示されるように、ゲート電極１０ａ及び１０ｂを覆うように、シリコン酸化膜よりなる絶縁膜１６を、ＣＶＤ法によって堆積させる。尚、絶縁膜１６には、配線層が含まれるが、説明を簡略化するために、ここでの説明を省略する。続いて、絶縁膜１６を覆うように遮光膜１７が形成される。具体的には、タングステン、銅、アルミニウム等を用いて、ＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法により、絶縁膜１６を覆うように薄膜を形成する。その後、形成された薄膜のうち、光電変換部９ａ及び９ｂの上部に位置する部分をドライエッチングによって選択的に除去する。これにより、図４Ｊに示されるように、遮光膜１７における光電変換部９ａ及び９ｂ対応する位置に開口が形成され、受光領域３ａ及び３ｂが形成される。
【００６５】
そして、図４Ｋに示されるように、遮光膜１７上に、カラーフィルタ１８及び集光レンズ１９が形成される。集光レンズ１９は、熱溶解性透明樹脂や、レジストの熱リフロー転写により形成され、各画素２の受光領域３のそれぞれに対応してアレイ状に配列されるマイクロレンズである。これにより、図７Ｋに示すような構造を有する固体撮像装置が完成する。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、画素２ａ及び２ｂの中心ｍに対して、受光領域３ａ及び３ｂの中心が重なり合うように固体撮像装置を製造することができる。本実施形態に係る製造方法によれば、集光レンズ１９の配置を変えることなく、高い集光率を得ることができる。したがって、画像特性の良い固体撮像装置の製造が可能となる。
【００６７】
尚、本実施形態では、２画素を１セルとする構造の固体撮像装置を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば、３画素を１セルとする固体撮像装置、４画素を１セルとする固体撮像装置等、複数の画素で１つのセルが構成された受光領域を有する固体撮像装置にも同様に適用できる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す平面図である。
【００６９】
本実施形態に係る固体撮像装置においては、４つの画素２ａ〜２ｄが１つのセルＣとして構成されている。セルＣに含まれる画素２ａ〜２ｄは、セルＣの中心に対して点対称のレイアウトを有する。
【００７０】
より詳細には、図５に示されるように、ほぼ矩形形状を有する画素２ａ〜２ｄ内において、受光領域３ａ〜３ｄの各々は、各画素の対角線方向に延びるように形成されている。また、セルＣにおいて、対角線上に配置される一対の画素２ｂ及び２ｃの受光領域３ｂ及び３ｃは、セルの対角線に沿って配置され、セルの中心に形成される１つのドレイン領域１３を共有する。
【００７１】
図６は、４画素を１セルとして構成する従来の固体撮像装置の一例を示す平面図である。
【００７２】
第１の実施形態と同様に、従来の４画素１セル構成の固体撮像装置においては、受光領域１０３は、その中心ｐが画素１０２の中心ｍからずれるように形成される。一方、集光効率の向上の観点から、集光レンズ（図示せず）は、通常その光軸が画素１０２の中心ｍを通過するように配置される。したがって、図９に示される従来の固体撮像装置においても、集光レンズ（図示せず）によって集光された光は、受光領域１０３の中心ｐからずれた位置に入射するため、集光効率が低下する。
【００７３】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態と同様に、光電変換部（図示せず）がゲート電極１０ａ〜１０ｄの下方にまで拡がるように形成されると共に、サリサイド領域１２ａ〜１２ｄがゲート電極１０ａ〜１０ｄ表面のうち、ドレイン領域１３側の一部の領域にのみ形成されている。したがって、本実施形態によれば、図５のような４画素１セルのレイアウトを有する固体撮像装置を、画素２ａ〜２ｄの中心ｍと、受光領域３ａ〜３ｄの中心ｐとが重なり合うように構成することができる。したがって、画像特性の良い固体撮像装置を実現することが可能となる。
【００７４】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す平面図である。
【００７５】
本実施形態に係る固体撮像装置は、第２の実施形態と同様に、ほぼ矩形形状を有する４つの画素２ａ〜２ｄが１つのセルＣを構成する。また、各画素２ａ〜２ｄ内において、受光領域３ａ〜３ｄの各々は、各画素の対角線方向に延びるように形成されている。ただし、セルＣに含まれる画素２ａ〜２ｄは、セルＣの中心に対して点対称、かつ、セルＣの中心線に対して線対称のレイアウトを有する点で、第２の実施形態とは異なる。具体的には、行方向に隣接する２つの画素２ａ及び２ｂが１つのドレイン領域１３を共有する。
【００７６】
図８は、４画素を１セルとして構成する従来の固体撮像装置の他の一例を示す平面図である。
【００７７】
第２の実施形態と同様に、従来の４画素１セル構成の固体撮像装置においては、受光領域３は、画素２の中心ｍに対して、受光領域３の中心ｐがずれるように形成される。したがって、集光レンズ（図示せず）によって集光された光は、受光領域３の中心ｐからずれた位置に入射し、集光効率の低下を招いていた。
【００７８】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、第１の実施形態と同様に、光電変換部（図示せず）がゲート電極１０ａ〜１０ｄの下方にまで拡がるように形成されると共に、サリサイド領域１２ａ〜１２ｄがゲート電極１０ａ〜１０ｄ上のドレイン領域１３側の一部にのみ形成されるので、集光効率が向上した画像特性の良い固体撮像装置を実現することが可能となる。
【００７９】
尚、上記の各実施形態においては、１セルが２画素または４画素で構成される場合についてのみ説明したが、１セルを構成する画素の数は、特に限定されるものではない。
【００８０】
また、上記の各実施形態においては、セルの構成を特定しているが、セルは、受光領域の所定数の配置パターンを１つのグループとして構成するものであれば良い。
【００８１】
更に、上記の各実施形態においては、ＭＯＳ型固体撮像装置を例に挙げて説明したが、本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、例えば、増幅型固体撮像装置、特にトレンチ分離構造をもつＭＯＳ型固体撮像装置等に適用できる。より具体的には、本発明は、カメラ付き携帯電話、ビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどに使用される固体撮像装置や、プリンターなどに使用されるラインセンサー等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す平面図
【図２】図１に示されるセルＣの拡大図
【図３】図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩラインに沿う断面図
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の概略を説明する断面図
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程を説明する断面図
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程を説明する断面図
【図４Ｄ】図４Ｃに続く工程を説明する断面図
【図４Ｅ】図４Ｄに続く工程を説明する断面図
【図４Ｆ】図４Ｅに続く工程を説明する断面図
【図４Ｇ】図４Ｆに続く工程を説明する断面図
【図４Ｈ】図４Ｇに続く工程を説明する断面図
【図４Ｉ】図４Ｈに続く工程を説明する断面図
【図４Ｊ】図４Ｉに続く工程を説明する断面図
【図４Ｋ】図４Ｊに続く工程を説明する断面図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す平面図
【図６】４画素を１セルとして構成する従来の固体撮像装置の一例を示す平面図
【図７】本発明の第３実施形態に係る固体撮像装置を模式的に示す平面図
【図８】４画素を１セルとして構成する従来の固体撮像装置の他の一例を示す平面図
【図９】従来の固体撮像装置を模式的に示す平面図
【図１０】図９に示される二点鎖線部分の拡大図
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩラインに沿う断面図
【符号の説明】
【００８４】
１  半導体基板
２  画素
３  受光領域
４  低濃度ｐ−ｗｅｌｌ層
５  高濃度ｐ−ｗｅｌｌ層
６  ＳＴＩ
７  ｐ型ＳＴＩ活性層
８  光電変換部（ｐ型）
９  光電変換部（ｎ型）
１０  ゲート電極
１１  スペーサー
１２  サリサイド領域
１３  ドレイン領域
１４  Ｖｔ制御層
１５  バリア制御層
１６  絶縁膜
１７  遮光膜
１８  カラーフィルタ
１９  集光レンズ
２０  入射光
Ｃ  セル
ｍ  画素の中心
ｐ  受光領域の中心
Ａｘ  光軸
Ｌ  入射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図４Ｋ】
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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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