(57)【要約】【課題】基板の光入射面とは反対側の界面で発生する暗電流を抑制すると共に、基板を透過した光による混色を抑制できる裏面照射型の固体撮像装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。さらに、その固体撮像装置を用いた電気機器を提供することを目的とする。【解決手段】裏面照射型の固体撮像装置において、基板１１と、基板１１に形成されたフォトダイオード領域ＰＤと、配線層１７と、遮光配線２８と、接続部３０とを備えた構成とする。遮光配線２８は、配線層１７内に形成され、フォトダイオード領域ＰＤの少なくとも一部を覆う領域に形成される。接続部３０は、遮光配線２８からフォトダイオード領域ＰＤに所望の電圧を供給する。遮光配線２８により、基板１１を透過した光による混色が低減される。また、遮光配線２８からフォトダイオード領域ＰＤに所望の電圧を供給することで、暗電流の抑制が図られる。【選択図】図４
2012094719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板内に形成され、前記基板の裏面側から入射した光の光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード領域と、
前記基板の光入射面とは反対側の表面側に形成された配線層と、
前記配線層内に形成され、フォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う領域に形成される遮光配線と、
前記遮光配線から前記フォトダイオード領域に所望の電圧を供給するための接続部と、
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記接続部は、前記基板の表面に形成された絶縁膜を介して前記遮光配線と前記基板とを接続する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記接続部は、前記フォトダイオード領域と、前記フォトダイオード領域の周囲に形成される素子分離領域との境界領域であって、前記フォトダイオード領域側の少なくとも一部に形成される
請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記基板の前記フォトダイオード領域に隣接する領域に形成され、前記フォトダイオード領域で生成された信号電荷が読み出される電荷読み出し領域と、
前記フォトダイオード領域で生成された信号電荷を前記電荷読み出し領域に読み出す為に、前記基板の表面側に設けられた電荷読み出し電極とをさらに備え、
前記電荷読み出し電極には、前記遮光配線が接続されることにより前記フォトダイオード領域に供給される電圧と同期した電圧が供給される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
基板に、前記基板の裏面側から入射した光の光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード領域と、隣接するフォトダイオード領域を電気的に分離する素子分離領域を形成する工程と、
前記基板の光入射面とは反対側の表面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、配線層を構成する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記基板に形成されたフォトダイオード領域上の前記層間絶縁膜に、前記絶縁膜を突き抜けない接続孔を形成し、前記接続孔を導電材料で埋め込み、接続部を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に配線層を構成する配線を形成すると共に、前記接続部に接続され、かつ前記フォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う遮光配線を形成する工程と、
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記接続孔は、前記フォトダイオード領域と前記フォトダイオード領域の周囲に形成された素子分離領域との境界領域であって、前記フォトダイオード領域側の少なくとも一部に形成する
請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記層間絶縁膜を形成する前に、前記基板の前記フォトダイオード領域に隣接する領域に前記フォトダイオード領域で生成された信号電荷を読み出すための電荷読み出し領域を形成する工程と、
前記基板の表面側に、前記フォトダイオード領域で生成された信号電荷を前記電荷読み出し領域に読み出すための電荷読み出し電極を形成する工程と、
前記接続孔の形成前又は後の工程において、前記電荷読み出し電極上部の層間絶縁膜に、前記電荷読み出し電極を露出するコンタクトホールを形成する工程と、をさらに含み、
前記接続孔を導電材料で埋め込むと同時に、前記コンタクトホールを導電材料で埋め込むことによりコンタクト部を形成し、
前記遮光配線は、前記接続部に接続されると共に、前記コンタクト部に接続されるように形成する
請求項５又は６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
光学レンズと、
基板と、前記基板内に形成され、前記基板の裏面側から入射した光の光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード領域と、前記基板の光入射面とは反対側の表面側に形成された配線層と、前記配線層内に形成され、フォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う領域に形成される遮光配線と、前記遮光配線から前記フォトダイオード領域に所望の電圧を供給するための接続部と、を備え、前記光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面照射型の固体撮像装置に関し、さらに、その製造方法、及びその固体撮像装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラやビデオカメラに用いられる固体撮像装置として、ＣＣＤ型の固体撮像装置やＣＭＯＳ型の固体撮像装置が知られている。これらの固体撮像装置では、二次元マトリクス状に複数個形成された画素毎に受光部が形成されており、この受光部では、受光量に応じて信号電荷が生成される。そして、受光部で生成された信号電荷が転送され増幅されることにより画像信号が得られる。
【０００３】
また、近年、基板上の配線層が形成される側とは反対側から光を照射する、裏面照射型の固体撮像装置が提案されている（下記特許文献２参照）。裏面照射型の固体撮像装置では、光照射側に配線層や回路素子等が構成されないため、基板に形成された受光部の開口率を高くできる他、入射光が配線層等に反射されることなく受光部に入射されるので、感度の向上が図られる。
【０００４】
しかしながら、裏面照射型の固体撮像装置では、基板の裏面側からから入射した光が基板を透過して基板表面側の配線層に到達し、その透過光が配線層で乱反射され隣接画素に入射し、混色が生じるという問題がある。したがって、裏面照射型の固体撮像装置においては、基板を透過した透過光による混色を防止する必要がある。
【０００５】
また、固体撮像装置においては、半導体基板と絶縁膜との界面で発生する暗電流を抑制するために、ｎ型半導体基板の表面、すなわち、半導体基板と絶縁膜との界面に高濃度のｐ型半導体領域をイオン注入で形成する手法が一般的とされている。しかしながら、イオン注入によって、ｐ型半導体領域を浅く濃く形成するには限界がある。このため、暗電流抑制の為に、ｐ型半導体領域の不純物濃度を更に上げようとすると、今度は深く形成されてしまい、フォトダイオードを構成するｎ型半導体領域が減少し、飽和電荷量（Ｑｓ）が減少するという問題が生じる。
【０００６】
特許文献１では、裏面照射型の固体撮像装置において、暗電流抑制の為のｐ型半導体領域をより浅く形成するため、基板の光入射面とは対側の界面のポテンシャルを制御ゲートでコントロールする構成が提案されている。
しかしながら、特許文献１の構成では、制御ゲートはポリシリコンで形成されており、光を透過するため、上述したような透過光の遮蔽はできず、混色の問題を解決できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の点に鑑み、本発明は、基板の光入射面とは反対側の界面で発生する暗電流を抑制すると共に、基板を透過した光による混色を抑制できる裏面照射型の固体撮像装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。さらに、その固体撮像装置を用いた電気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】
【０００９】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、基板と、基板に形成されたフォトダイオード領域と、配線層と、遮光配線と、接続部とを備える。
フォトダイオード領域は、基板内に形成され、基板の裏面側から入射した光の光電変換により信号電荷を生成する。配線層は、基板の光入射面とは反対側の表面側に形成される。遮光配線は、配線層内に形成され、フォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う領域に形成される。接続部は、遮光配線からフォトダイオード領域に所望の電圧を供給する。
【００１０】
本発明の固体撮像装置では、裏面照射型の固体撮像装置において、基板の表面側に形成された遮光配線が、フォトダイオード領域の少なくとも一部を遮光するため、基板を透過した光の配線層内における乱反射が防止される。また、遮光配線から接続部を介して基板のフォトダイオード領域に所望の電圧が供給される。これにより、フォトダイオード領域のポテンシャル制御がなされ、暗電流の抑制や、転送効率の向上が図られる。
【００１１】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、以下の工程を有する。まず、基板に、基板の裏面側から入射した光の光電変換により信号電荷を生成するフォトダイオード領域と、隣接するフォトダイオード領域を電気的に分離する素子分離領域を形成する工程を有する。次に、基板の光入射面とは反対側の表面に絶縁膜を形成する工程を有する。次に、絶縁膜上に、配線層を構成する層間絶縁膜を形成する工程を有する。次に、基板に形成されたフォトダイオード領域上の層間絶縁膜に、絶縁膜を突き抜けない接続孔を形成し、接続孔を導電材料で埋め込み、接続部を形成する工程を有する。次に、層間絶縁膜上に配線層を構成する配線を形成すると共に、接続部に接続され、かつフォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う遮光配線を形成する工程を有する。
【００１２】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、裏面照射型の固体撮像装置において、基板の表面側に形成される配線層の形成時に、基板に形成されたフォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う遮光配線が形成される。これにより、配線層の配線形成と同時に遮光配線が形成される。また、基板と遮光配線とを接続する接続部は、基板のフォトダイオード領域上に絶縁膜を介して接続されるため、遮光配線から所望の電圧を供給した場合には、フォトダイオード領域のポテンシャルを制御することができる。
【００１３】
本発明の電子機器は、光学レンズと、光学レンズに集光された光が入射される固体撮像装置と、固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路とを備える。固体撮像装置は、基板と、基板に形成されたフォトダイオード領域と、配線層と、遮光配線と、接続部とを備える。フォトダイオード領域は、基板内に形成され、基板の裏面側から入射した光の光電変換により信号電荷を生成する。配線層は、基板の光入射面とは反対側の表面側に形成される。遮光配線は、配線層内に形成され、フォトダイオード領域の少なくとも一部を覆う領域に形成される。接続部は、遮光配線からフォトダイオード領域に所望の電圧を供給する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、裏面照射型の固体撮像装置において、基板を透過した光による混色を防止し、暗電流の抑制が図られる。また、その固体撮像装置を用いることにより、画質の向上が図られた電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置における単位画素の等価回路の一例である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素における要部の平面構成図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線上に沿う断面構成図である。
【図５】Ａ，Ｂ  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を示す製造工程図（その１）である。
【図６】Ｃ，Ｄ  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を示す製造工程図（その２）である。
【図７】Ｅ，Ｆ  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を示す製造工程図（その３）である。
【図８】Ｇ，Ｈ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を示す製造工程図（その４）である。
【図９】Ｉ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を示す製造工程図（その５）である。
【図１０】Ａ，Ｂ  本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素における要部の平面構成図と、そのＢ−Ｂ線上に沿う概略断面構成図である。
【図１１】Ａ，Ｂ  本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素における要部の平面構成図と、そのＣ−Ｃ線上に沿う概略断面構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素における要部の断面構成図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る電子機器の概略断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態に係る固体撮像装置及び、電子機器の一例を、図１〜図１４を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．  第１の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
１−１  全体構成
１−２  要部の構成
１−３  製造方法
２．  第２の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
３．  第３の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例
４．  第４の実施形態：ＣＣＤ型の裏面照射型固体撮像装置の例
４−１  全体構成
４−２  要部の構成
５．  第５の実施形態：電子機器
【００１７】
〈１．第１の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置の例〉
本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例は、ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置を例にしたものである。
【００１８】
［１−１  全体構成］
まず、要部の構成の説明に先立ち、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態例に係る固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
固体撮像装置１は、図１に示すように、シリコンからなる基板１１に、複数の画素２からなる撮像領域３と、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８等を備えて構成される。
【００１９】
画素２は、受光した光の光量に応じて信号電荷を生成するフォトダイオードからなる受光部と、その信号電荷を読み出し転送するための複数のＭＯＳトランジスタとから構成され、基板１１上に、２次元アレイ状に規則的に複数配列される。
【００２０】
撮像領域３は、２次元アレイ状に規則的に複数配列された画素２から構成される。そして、撮像領域３は、実際に光を受光し、光電変換によって生成された信号電荷を蓄積することのできる有効画素領域と、有効画素領域の周囲に形成され、黒レベルの基準になる光学的黒を出力するための黒基準画素領域とから構成される。
【００２１】
制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６等の動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成する。そして、制御回路８で生成されたクロック信号や制御信号などは、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５及び水平駆動回路６等に入力される。
【００２２】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、撮像領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査する。そして、各画素２の光電変換素子において生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線９を通してカラム信号処理回路５に供給する。
【００２３】
カラム信号処理回路５は、例えば、画素２の列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎に黒基準画素領域（図示しないが、有効画素領域の周囲に形成される）からの信号によって、ノイズ除去や信号増幅等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０とのあいだに設けられている。
【００２４】
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
【００２５】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して、順次に供給される画素信号に対し、信号処理を行って出力する。
【００２６】
次に、本実施形態例の各画素における回路構成について説明する。図２は、本実施形態例の固体撮像装置における単位画素の等価回路の一例である。
【００２７】
本実施形態例の固体撮像装置における単位画素２は、光電変換素子であるフォトダイオードＰＤと、転送トランジスタＴｒ１、リセットトランジスタＴｒ２、増幅トランジスタＴｒ３、及び選択トランジスタＴｒ４の４つの画素トランジスタを有する。これら画素トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４は、本実施形態例ではｎチャネルＭＯＳトランジスタとして構成している。
【００２８】
転送トランジスタＴｒ１は、そのソースがフォトダイオードＰＤのカソード側に接続され、ドレインがフローティングディフュージョン領域ＦＤに接続されている。また、転送トランジスタＴｒ１のソース・ドレイン間のゲート電極１２には転送パルスφＴＲＧを供給する転送配線が接続されている。フォトダイオードＰＤで光電変換され、ここに蓄積された信号電荷（本実施形態例では電子）は、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２に転送パルスφＴＲＧが印加されることによって、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【００２９】
リセットトランジスタＴｒ２は、そのドレインが電源電圧ＶＤＤに接続され、ソースがフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。また、リセットトランジスタＴｒ２のソース・ドレイン間のゲート電極１３にはリセットパルスφＲＳＴを供給するリセット配線が接続されている。フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへの信号電荷の転送に先立って、リセットトランジスタＴｒ２のゲート電極１３にリセットパルスφＲＳＴを印加する。これにより、フローティングディフュージョンＦＤの電位が電源電圧ＶＤＤによりＶＤＤレベルにリセットされる。
【００３０】
増幅トランジスタＴｒ３は、そのドレインが電源電圧ＶＤＤに接続され、そのソースが選択トランジスタＴｒ４のドレインに接続されている。そして、増幅トランジスタＴｒ３のソース・ドレイン間のゲート電極１４には、フローティングディフュージョンＦＤに接続されている。この増幅トランジスタＴｒ３は、電源電圧ＶＤＤを負荷とするソースフォロア回路を構成しており、フローティングディフュージョンＦＤの電位変化に応じた画素信号が出力される。
【００３１】
選択トランジスタＴｒ４は、そのドレインが増幅トランジスタＴｒ３のソースに接続され、そのソースが垂直信号線に接続されている。また、選択トランジスタＴｒ４のソース・ドレイン間のゲート電極１５には、選択パルスφＳＥＬを供給する選択配線が接続されている。画素毎に選択パルスφＳＥＬがゲート電極１５に供給されることにより増幅トランジスタＴｒ３で増幅された画素信号が垂直信号線９に出力される。
【００３２】
以上の構成を有する固体撮像装置１では、転送パルスφＴＲＧをゲート電極１２に供給することによってフォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷が、転送トランジスタＴｒ１によりフローティングディフュージョンＦＤに読み出される。信号電荷が読み出されることによりフローティングディフュージョンＦＤの電位が変位し、その電位変化がゲート電極１４に伝達される。そして、ゲート電極１４に供給された電位が増幅トランジスタＴｒ３により増幅され、画素信号として選択トランジスタＴｒ４により選択的に垂直信号線９に出力される。また、ゲート電極１３にリセットパルスφＲＳＴを供給することによって、フローティングディフュージョンＦＤに読み出された信号電荷はリセットトランジスタＴｒ２により電源電圧ＶＤＤ付近の電位と同電位になるようにリセットされる。
【００３３】
そして、垂直信号線９に出力された画素信号は、その後、図１に示したカラム信号処理回路５、水平信号線１０、出力回路７を介して出力される。
【００３４】
図２の例では、４つの画素トランジスタを用いる例としたが、選択トランジスタＴｒ４を除く３つの画素トランジスタで構成してもよい。また、図２の例では、画素毎に、それぞれ４つの画素トランジスタを用いる例としたが、複数の画素間で画素トランジスタを共有する例としてもよい。
【００３５】
［１−２  要部の構成］
上述した全体構成を踏まえ、次に、本実施形態例の固体撮像装置の要部の構成について説明する。図３は、本実施形態例の単位画素における要部の平面構成図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線上に沿う概略断面構成図である。また、以下の説明では、フォトダイオードが形成された領域を「フォトダイオード領域ＰＤ」とし、フローティングディフュージョンが形成された領域を「フローティングディフュージョン領域ＦＤ」として説明する。
【００３６】
本実施形態例の固体撮像装置は、図４に示すように、フォトダイオード領域ＰＤと、フォトダイオード領域ＰＤで生成された信号電荷を読み出す転送トランジスタＴｒ１が形成された基板１１と、基板１１の表面側に形成された配線層１７を有して構成されている。また、配線層１７内部には、遮光配線２８と接続部３０とを備えている。
【００３７】
基板１１は、シリコンからなる第１導電型（本実施形態例ではｎ型とする）の半導体基板で構成され、表面側には、第２導電型（本実施形態例ではｐ型とする）の不純物がイオン注入されることにより形成されたｐ型ウェル領域が形成されている。このｐ型ウェル領域に、各画素２が形成されている。
【００３８】
フォトダイオード領域ＰＤは、基板１１の表面側に形成された高濃度のｐ型不純物領域からなる暗電流抑制領域２１と、その暗電流抑制領域２１の下部に形成されたｎ型不純物領域からなる電荷蓄積領域２２とで構成されている。フォトダイオード領域ＰＤでは、主に、暗電流抑制領域２１と、その暗電流抑制領域２１に接して形成された電荷蓄積領域２２との間のｐｎ接合によりフォトダイオードが構成されている。フォトダイオード領域ＰＤでは、入射した光の光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。また、基板１１の界面で発生する暗電流の源にとなる電子が暗電流抑制領域２１の多数キャリアである正孔にピニングされることにより、暗電流が抑制される。また、フォトダイオード領域ＰＤを囲む領域には、ｐ型の不純物がイオン注入されて形成された素子分離領域２３が形成されており、この素子分離領域２３により、画素２間のフォトダイオード領域ＰＤは電気的に分離される。
【００３９】
転送トランジスタＴｒ１は、電荷読み出し領域となるフローティングディフュージョン領域ＦＤと、電荷読み出し電極となるゲート電極１２とから構成されている。フローティングディフュージョン領域ＦＤは、基板１１の表面側に形成された高濃度のｎ型不純物領域からなり、フォトダイオード領域ＰＤに隣接する領域に形成されている。
ゲート電極１２は、フォトダイオード領域ＰＤと、フローティングディフュージョン領域ＦＤ間の基板１１表面にゲート絶縁膜１９を介して形成されており、例えば、ポリシリコンで構成されている。また、ゲート電極１２の側部には、第１絶縁層２７ａ及び第２絶縁層２７ｂからなるサイドウォール２７が形成されている。
【００４０】
ここで、フォトダイオード領域ＰＤを構成する暗電流抑制領域２１はサイドウォール２７直下までは形成されず、電荷蓄積領域２２は、サイドウォール２７直下の領域まで延長して形成されている。このため、サイドウォール２７直下の基板１１表面は電荷蓄積領域２２とされるので、ゲート電極１２に転送電圧を印加した場合に、ｐ型不純物領域からなる暗電流抑制領域２１に電荷の転送が阻止されることがなく転送効率の向上が図られる。
【００４１】
また、上述したように、画素毎にリセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び選択トランジスタなどの他のトランジスタも形成されるが、図３及び図４では、図示を省略する。
【００４２】
配線層１７は、基板１１の表面側に形成されており、層間絶縁膜１８を介して複数層（本実施形態例では３層）に積層された配線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を有して構成されている。各配線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、銅又はアルミニウム等の金属材料で構成されている。また、その最下層の配線Ｍ１、すなわち、基板１１に最も近い側の配線Ｍ１により、遮光配線２８が構成されている。
【００４３】
遮光配線２８は、画素２毎に形成されており、各画素２のフォトダイオード領域ＰＤ全てを覆う領域に形成されており、その一部は、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２上部まで延長して形成されている。遮光配線２８は、遮光性を有する金属材料で構成され、本実施形態例では、配線層１７の一層目の配線Ｍ１と同様の金属材料で構成される。そして、遮光配線２８は、層間絶縁膜１８に形成されたコンタクト部２９を介して転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２に電気的に接続されると共に、同じく層間絶縁膜１８に形成された接続部３０に接続されている。
【００４４】
接続部３０は、基板１１に形成されたフォトダイオード領域ＰＤと遮光配線２８との間の層間絶縁膜１８内に形成されており、基板１１上に形成された絶縁膜２６に接続されるように形成されている。この接続部３０は、基板１１に形成されたフォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との境界領域であって、フォトダイオード領域ＰＤ側の領域の一部を覆う位置に形成される。本実施形態例では、図３に示すように、ほぼ四角形状に形成されたフォトダイオード領域ＰＤの、転送トランジスタＴｒ１が形成される位置を除く３隅に接続部３０が形成されている。接続部３０により、遮光配線２８からフォトダイオード領域ＰＤに所望の電圧が供給され、これにより、フォトダイオード領域ＰＤの表面側の電位が制御される。このとき、接続部３０は、基板１１上に絶縁膜２６を介して接続されているため、フォトダイオード領域ＰＤと接続部３０とが電気的に接続されることはない。
【００４５】
そして、接続部３０と転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２は、どちらも遮光配線２８に接続されているため、接続部３０を介してフォトダイオード領域ＰＤに供給される電圧とコンタクト部２９を介してゲート電極１２に共有される電圧とは同期されている。
【００４６】
図４では、図示を省略するが、基板１１の裏面側には、一般的な裏面照射型の固体撮像装置と同様に、カラーフィルタ層、及びオンチップレンズが形成されている。そして、本実施形態例の固体撮像装置１では、基板１１の裏面側から光Ｌが入射される構成とされている。
【００４７】
［１−３  製造方法］
次に、本実施形態例の固体撮像装置１の製造方法について説明する。図５〜図９は、本実施形態例の固体撮像装置１の製造方法を示す工程図である。
【００４８】
まず、図５Ａに示すように、ｎ型半導体層からなる基板１１、シリコン酸化膜２０、及びｎ型半導体層からなる基板２５が順に積層されたＳＯＩ基板３２を準備する。そして、ｐ型不純物材料として、例えばボロンをイオン注入し、１０００℃でアニールすることにより、上層の基板１１の表面側にｐ型ウェル領域２４を形成する。
【００４９】
次に、ｐ型ウェル領域２４内に、ｎ型不純物材料として例えばリンを基板１１のｎ型不純物濃度よりも高い濃度でイオン注入する。これにより、フォトダイオード領域ＰＤを構成する電荷蓄積領域２２となるｎ型不純物領域を形成する。さらに、隣接するフォトダイオード領域ＰＤ間に、例えばボロンをイオン注入することにより、素子分離領域２３となるｐ型不純物領域を形成する。この素子分離領域２３の不純物濃度は、基板１１に基板電位を印加したときに、ｐ型ウェル領域２４とポテンシャルがほぼ同等となるように設定する。そして、１０００℃のアニール工程を経て、電荷蓄積領域２２及び素子分離領域２３が形成される。
【００５０】
その後、基板１１表面に例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１９形成後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、ポリシリコン材料層を成膜する。その後、フォトリソグラフィーのパターニングにて、フォトダイオード領域ＰＤとフローティングディフュージョン領域ＦＤとの間の領域に、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２を形成する。このとき、ゲート電極１２下部以外の基板１１上に露出されたゲート絶縁膜１９は除去される。
【００５１】
次に、図５Ｂに示すように、ゲート電極１２の側部に、サイドウォール２７を形成する。サイドウォール２７は、例えば、一層目の第１絶縁層２７ａとしてＬＰ−ＴＥＯＳ膜を１０〜１００ｎｍの厚みに成膜した後、二層目の第２絶縁層２７ｂとしてＬＰ−ＳＩＮ膜を１０〜１００ｎｍの厚みに成膜し、ＣＦ４系のガスにてドライエッチングを行うことにより形成する。サイドウォール２７形成後に、サイドウォール２７を転送トランジスタＴｒ１側のマスクとして、ｎ型不純物であるリンを電荷蓄積領域２２のゲート電極を介して反対側にイオン注入し、ｐ型不純物であるボロンをｐ型ウェル領域２４よりも高濃度に電荷蓄積領域２２の表面側にイオン注入し、１０００℃でアニールすることによりフローティングディフュージョン領域ＦＤと暗電流抑制領域２１を形成する。
【００５２】
次に、図６Ｃに示すように、ゲート電極１２を含む基板１１表面の全面に、サリサイドブロック膜からなる絶縁膜２６を形成する。サリサイドブロック膜からなる絶縁膜２６は、例えば、ＬＰ−ＴＥＯＳ膜を１０〜３０ｎｍの厚みに成膜した後、ＬＰ−ＳＩＮ膜を１０〜３０ｎｍの厚みに成膜することにより形成する。図６Ｃでは図示しないが、周辺トランジスタ領域は、ＣＦ４系ガスにてドライエッチングすることにより、サリサイドブロック膜を除去し、例えばＣｏスパッタとアニールによって、Ｃｏサリサイドを形成する。本実施形態例では、上述したサリサイドブロック膜により絶縁膜２６を成膜したが、サリサイドブロック膜とは別に絶縁膜を形成することも可能である。また、前段の工程で形成したサイドウォール２７の一部を基板１１上に残し、これを絶縁膜として用いることも可能である。
【００５３】
次に、図６Ｄに示すように、絶縁膜２６上に、一層目の層間絶縁膜１８として例えばＮＳＧ膜を４００〜７００ｎｍの厚みに成膜する。その後、層間絶縁膜１８をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法にて表面を平坦化し、フローティングディフュージョン領域ＦＤ、及び転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２上部の層間絶縁膜１８にコンタクト部２９、３１のためのコンタクトホール２９ａ、３１ａを形成する。このコンタクトホール２９ａ、３１ａは、周辺トランジスタ領域に形成されるコンタクトホールと同時に形成され、リソグラフィ及びエッチングを用いて形成される。ところで、フローティングディフュージョン領域ＦＤ上部に形成されたコンタクト部３１は、基板１１に形成されるフローティングディフュージョン領域ＦＤと配線層１７のいずれかの配線との電気的なコンタクトをとるものである。また、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２上部に形成されるコンタクト部２９は、ゲート電極１２と配線層１７のいずれかの配線との電気的なコンタクトをとるものである。このため、コンタクトホール２９ａ、３１ａは、絶縁膜２６であるサリサイドブロック膜を突き抜けるエッチング条件で形成する。
【００５４】
次に、図７Ｅに示すように、再度リソグラフィを用いて、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との境界領域であって、フォトダイオード領域ＰＤ側の領域に接続部３０の為の接続孔３０ａを形成する。フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３の境界領域に形成される接続部３０の目的は、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との境界領域における基板１１表面のポテンシャル制御である。このため、接続孔３０ａは、絶縁膜２６のサリサイドブロック膜を突き抜けないエッチング条件で形成する。このエッチング条件の一例として、サリサイドブロック膜の上層に形成されたＬＰ−ＳｉＮ膜をエッチング後、ＬＰ−ＴＥＯＳ膜のエッチングを時間制御しながら行う方法がある。その他、ＬＰ−ＳｉＮ膜のエッチング工程におけるエンドポイント検出後のオーバーエッチング量を制御することで、絶縁膜２６を突き抜けないホール形成が可能となる。
【００５５】
次に、図７Ｆに示すように、図６Ｄ及び図７Ｅの工程で形成したコンタクトホール２９ａ、３１ａ及び接続孔３０ａに、埋め込み材料として、例えばタングステンを埋め込み、ＣＭＰ法にて平坦化する。これにより、コンタクト部２９、３１、及び接続部３０が形成される。
【００５６】
次に、図８Ｇに示すように、一層目の配線Ｍ１として、例えば、銅からなる配線を形成する。このとき、一層目の配線Ｍ１の一部を遮光配線２８として形成する。遮光配線２８は、フォトダイオード領域ＰＤ全体を覆うように形成し、一部、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２側に延長して形成する。そして、遮光配線２８は、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２上のコンタクト部２９、及び接続部３０に電気的に接続するように形成する。また、一層目の配線Ｍ１のうち、遮光配線２８には接続されない配線Ｍ１を、フローティングディフュージョン領域ＦＤ上部のコンタクト部３１に接続されるように形成する。
【００５７】
その後、層間絶縁膜１８及び配線Ｍ２、Ｍ３の形成を交互に繰り返すことにより、図８Ｈに示すように、複数層（本実施形態例では、３層）の配線Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３からなる配線層１７を形成する。このとき、所望の配線間は、コンタクト部で接続する。
【００５８】
配線層１７形成後、配線層１７上に例えばシリコン基板からなる貼り合わせ基板（図示せず）を接合し、図９Ｉに示すように、ＳＯＩ基板３２を反転させ、画素２が形成されていない基板２５及びシリコン酸化膜２０を物理的研磨により除去する。そして更に、基板１１の裏面側を研磨して所望の厚みとし図４に示す固体撮像装置１とする。
【００５９】
その後、基板１１の裏面側に、図示しないカラーフィルタ層、及びオンチップレンズを形成することで、本実施形態例の裏面照射型の固体撮像装置１が完成する。
【００６０】
本実施形態例の固体撮像装置１では、基板１１の裏面側から入射した光Ｌはフォトダイオード領域ＰＤで光電変換され、光量に応じた信号電荷が生成され、電荷蓄積領域２２に蓄積される。そして、この電荷蓄積時では、遮光配線２８から、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２及びフォトダイオード領域ＰＤに負（又はグランド）の電圧を供給する。そうすると、転送トランジスタＴｒ１では、一般的な固体撮像装置の駆動と同様にオフの状態となる。一方、フォトダイオード領域ＰＤでは、素子分離領域２３との境界領域に、接続部によって負（又はグランド）の電圧が供給されることにより、基板１１表面側に正孔が励起される。これにより、接続部３０が接続されたフォトダイオード領域ＰＤでは、その基板１１表面側のホールピニング効果が強化され、暗電流の抑制が図られる。
【００６１】
暗電流抑制領域２１は、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２の形成後、素子分離領域２３側では、レジストを介してイオン注入されることにより形成されるが、レジストの際部分にはイオン注入がされにくい。このため、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との際の部分、すなわち境界部分の暗電流抑制領域２１が形成されにくく、この部分においてホールピニングが外れやすい。本実施形態例では、接続部３０は、ホールピニングが外れ暗電流が発生しやすいフォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との界面に設けられるので、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との界面からの暗電流を抑制することができる。
【００６２】
また、電荷蓄積後、遮光配線２８から、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２及びフォトダイオード領域ＰＤに正の電圧を供給する。そうすると、転送トランジスタＴｒ１では、一般的な固体撮像装置の駆動と同様にオンの状態となり、電荷蓄積領域２２に蓄積された信号電荷が、フローティングディフュージョン領域ＦＤに読み出される。一方、フォトダイオード領域ＰＤでは、素子分離領域２３との境界領域に、接続部３０によって正の電圧が供給されることにより、基板１１表面側に電子が励起される。これにより、読み出し効率が向上し、残像抑制効果が図られる。
【００６３】
また、本実施形態例の固体撮像装置１では、遮光配線２８により、基板１１表面側においてフォトダイオード領域ＰＤが覆われる。これにより、基板１１の裏面側から入射し、基板１１を透過した透過光が最下層の配線Ｍ１で形成された遮光配線２８によって遮光されるため、上層の配線Ｍ３にまで達することがなく、透過光による配線間での乱反射を防止することができる。これにより、混色の改善が図られる。とくに、波長が長く、基板１１を透過しやすい赤色の光の混色の改善が図られる。
【００６４】
本実施形態例の固体撮像装置１では、接続部３０をフォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との境界領域であって、フォトダイオード領域ＰＤ側に形成する例とした。しかしながら、これに限定されるものではなく、接続部３０は、少なくともフォトダイオード領域ＰＤの際に形成されていればよく、多少、素子分離領域２３側にはみ出して形成されてもよい。素子分離領域２３側にはみ出して形成された場合には、素子分離領域２３にも電荷蓄積時に負の電圧を供給することができるので、分離能力の改善が図られ、ブルーミングの抑制が図られる。
【００６５】
また、本実施形態例の固体撮像装置１では、フォトダイオード領域ＰＤのポテンシャルを制御するための電圧を、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２に印加する電圧に同期する例としたが、同期させずに、別々に駆動してもよい。さらに、本実施形態例では、接続部３０は、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との境界領域に形成したが、さらに、フォトダイオード領域ＰＤの中央部に設けてもよい。
【００６６】
なお、本実施形態例では、隣接する画素２間のフォトダイオード領域ＰＤを分離する層として、ｐ型の不純物をイオン注入して形成された素子分離領域２３を用いた例としたが、素子分離領域２３の構成はこれに限られるものではない。例えば、フォトダイオード領域ＰＤの分離としてＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）を用いた場合にも、本発明は適用できる。また、複数の画素２で、画素トランジスタを共有に用いる構成にも本発明は適用できる。
【００６７】
〈２．第２の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置〉
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成、及び各画素の回路構成は、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６８】
図１０Ａは、本実施形態例の単位画素における要部の平面構成図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのＢ−Ｂ線上に沿う概略断面構成図である。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、図３及び図４に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。本実施形態例の固体撮像装置は、第１の実施形態と、接続部の構成が一部異なる例である。
【００６９】
図１０Ａに示すように、本実施形態例の固体撮像装置では、接続部３３は、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３との境界領域であって、フォトダイオード領域ＰＤ側に形成され、フォトダイオード領域ＰＤを囲むように形成されている。
【００７０】
本実施形態例の接続部３３も、第１の実施形態と同様の工程で形成することができる。この場合、図７Ｅの工程で、接続部を形成する領域にエッチングによりフォトダイオード領域ＰＤの周囲に連続する接続孔を形成し、図７Ｆの工程で、その接続孔を埋め込むことにより形成することができる。
【００７１】
本実施形態例の固体撮像装置では、接続部３３が、フォトダイオード領域ＰＤを囲むように形成されるため、接続部３３自体が、基板１１を透過した光が隣接画素に入射するのを防ぐための遮光壁として機能する。また、本実施形態例の固体撮像装置では、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域２３の境界領域が全て接続部３３で囲まれ、その境界領域に所望の電圧が供給される。このため、遮光配線２８から正の電圧を供給し、信号電荷の転送をする場合には、より転送効率を向上させることができる。そして、本実施形態例においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
〈３．第３の実施形態：ＣＭＯＳ型の裏面照射型固体撮像装置〉
次に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例の固体撮像装置の全体構成、及び各画素の回路構成は、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。
【００７３】
図１１Ａは、本実施形態例の単位画素における要部の平面構成図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＣ−Ｃ線上に沿う概略断面構成図である。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、図３及び図４に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。本実施形態例の固体撮像装置は、第１の実施形態と、接続部、及び遮光配線の構成が一部異なる例である。
【００７４】
図１１Ａに示すように、本実施形態例の固体撮像装置では、接続部３４が、転送トランジスタＴｒ１に接触しない範囲内において、フォトダイオード領域ＰＤ全体を被覆する領域に形成されている。
【００７５】
本実施形態例の接続部３４も、第１の実施形態と同様の工程で形成することができる。この場合、図７Ｅの工程で、接続部を形成する領域にエッチングによりフォトダイオード領域ＰＤ上部の領域に所望の大きさの接続孔を形成し、図７Ｆの工程で、その接続孔を埋め込むことにより形成することができる。
【００７６】
本実施形態例では、１つのフォトダイオード領域ＰＤ全体に渡って、接続部３４から所望の電位を供給できる。これにより電荷蓄積時は、フォトダイオード領域ＰＤ全体に渡ってホールピニングが強化され、また、転送時には、転送効率の向上が図られる。
【００７７】
また、本実施形態では、接続部３４自体がフォトダイオード領域ＰＤ全体を被覆しているため、接続部３４が遮光の役割を果たす。この場合、最下層の配線Ｍ１によって形成される遮光配線３５は、接続部３４で遮光しきれないフォトダイオード領域ＰＤを遮光でき、かつ、転送トランジスタＴｒ１のゲート電極１２上のコンタクト部２９に接触するように形成されればよい。このため、遮光配線３５の面積を小さく形成することができるので、配線レイアウトの自由度が向上する。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
〈４．第４の実施形態：ＣＣＤ型の裏面照射型固体撮像装置〉
次に、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例は、ＣＣＤ型の裏面照射型固体撮像装置を例にしたものである。
【００７９】
［４−１  全体構成］
まず、要部の構成の説明に先立ち、本実施形態例の固体撮像装置の全体構成について説明する。図１２は、本実施形態例に係る固体撮像装置４０の全体構成図である。図１２に示すように、本実施形態例の固体撮像装置４０は、基板４８に形成されたフォトダイオードからなる複数の受光部４２と、垂直転送レジスタ４３と、水平転送レジスタ４４と、出力回路４５とを有して構成されている。そして、１つの受光部４２とその受光部４２に隣接する垂直転送レジスタ４３とにより単位画素４７が構成されている。また、複数の画素４７が形成される領域が画素部４６とされる。
【００８０】
受光部４２は、フォトダイオードにより構成され、基板４８の水平方向及び垂直方向にマトリクス状に複数個形成されている。受光部４２では、光電変換により入射光に応じて信号電荷が生成され、蓄積される。
【００８１】
垂直転送レジスタ４３は、ＣＣＤ構造とされ、垂直方向に配列される受光部４２毎に垂直方向に複数形成されている。この垂直転送レジスタ４３は、受光部４２に蓄積された信号電荷を読み出して、垂直方向に転送するものである。本実施形態例の垂直転送レジスタ４３が形成されている転送ステージは、図示しない転送駆動パルス回路から印加される転送パルスにより、例えば、４相駆動される構成とされている。また、垂直転送レジスタ４３の最終段では、転送パルスが印加されることにより最終段に保持されていた信号電荷が水平転送レジスタ４４に転送される構成とされている。
【００８２】
水平転送レジスタ４４は、ＣＣＤ構造とされ、垂直転送レジスタ４３の最終段の一端に形成されている。この水平転送レジスタ４４が形成されている転送ステージは、垂直転送レジスタ４３により垂直転送されてきた信号電荷を一水平ライン毎に水平方向に転送する。
【００８３】
出力回路４５は、水平転送レジスタ４４の最終段に形成されている。出力回路４５では、水平転送レジスタ４４により水平転送された信号電荷を電荷電圧変換することにより映像信号として出力する。
【００８４】
以上の構成を有する固体撮像装置４０により、受光部４２により生成・蓄積された信号電荷は垂直転送レジスタ４３により垂直方向に転送されて、水平転送レジスタ４４内に転送される。そして、水平転送レジスタ４４内に転送されてきた信号電荷はそれぞれ水平方向に転送され、出力回路４５を介して映像信号として出力される。
【００８５】
［４−２  要部の構成］
次に、本実施形態例の固体撮像装置４０の要部の構成について説明する。図１３は、本実施形態例の単位画素４７における要部の断面構成図である。
【００８６】
本実施形態例の固体撮像装置４０は、受光部を構成するフォトダイオード領域ＰＤと、フォトダイオード領域ＰＤで生成された信号電荷を読み出し、転送する垂直転送レジスタ４３とが形成された基板４８と、基板４８の表面側に形成された配線層５２とを備えている。また、配線層５２内部には、遮光配線５４と接続部５１とを備えている。
【００８７】
基板４８は、シリコンからなる第１導電型（本実施形態例ではｎ型とする）の半導体基板で構成され、表面側には、第２導電型（本実施形態例ではｐ型とする）の不純物がイオン注入されることにより形成されたｐ型ウェル領域５８が形成されている。このｐ型ウェル領域５８に、各画素４７が形成されている。
【００８８】
フォトダイオード領域ＰＤは、基板４８の表面側に形成された暗電流抑制領域４９と、その下部に形成された電荷蓄積領域４１とで構成されている。暗電流抑制領域４９は、ｐ型ウェル領域５８よりも高濃度のｐ型不純物領域で構成される。また、電荷蓄積領域４１は、基板４８の不純物濃度よりも高濃度のｎ型不純物領域で構成される。フォトダイオード領域ＰＤでは、主に、暗電流抑制領域４９と、その暗電流抑制領域４９に接して形成された電荷蓄積領域４１との間のｐｎ接合によってフォトダイオードが構成されている。フォトダイオード領域ＰＤでは、入射した光の光量に応じた信号電荷が生成され、電荷蓄積領域４１に蓄積される。また、基板４８の界面で発生する暗電流の源にとなる電子は、暗電流抑制領域４９の多数キャリアである正孔にピニングされることにより、暗電流が抑制される。
【００８９】
垂直転送レジスタ４３は、ＣＣＤ構造とされ、フォトダイオード領域ＰＤに隣接する領域に形成されている。垂直転送レジスタ４３は、ｎ型の不純物領域からなる転送チャネル部５９で構成されており、転送チャネル部５９と受光部４２との間の領域は読み出しチャネル部６０とされている。フォトダイオード領域ＰＤで生成・蓄積された信号電荷は読み出しチャネル部６０を介して転送チャネル部５９に読み出され、転送チャネル部５９内を垂直方向に転送される。そして、フォトダイオード領域ＰＤの読み出しチャネル部６０とは反対側には、ｐ型の不純物がイオン注入されて形成された素子分離領域５７が形成されている。この素子分離領域５７により、隣接する画素４７間が電気的に分離される。
【００９０】
配線層５２は、基板４８の転送チャネル部５９及び読み出しチャネル部６０上部にゲート絶縁膜５０を介して形成された、転送電極５６と、その転送電極５６を被覆する層間絶縁膜５３とを含んで構成されている。転送電極５６は、実際には、転送チャネル部５９に沿って複数個形成されており、図１３では、フォトダイオード領域ＰＤから転送チャネル部５９に信号電荷を読み出すときに用いられる読み出し電極を兼ねる転送電極５６を図示している。そして、配線層５２には転送電極５６に駆動パルスを供給すると共に、フォトダイオード領域ＰＤを被覆する遮光配線５４が形成されている。
【００９１】
遮光配線５４は、画素４７毎に形成されており、各画素４７のフォトダイオード領域ＰＤ全てを覆う領域に形成されている。また、遮光配線５４の一部は、転送電極５６上部まで延長して形成されている。遮光配線５４は、遮光性を有する金属材料で構成され、本実施形態例では、配線層５２の一層目の配線と同様の金属材料で構成され、例えば、銅やアルミニウムなどで構成される。そして、遮光配線５４は、層間絶縁膜５３に形成されたコンタクト部５５を介して転送電極５６に電気的に接続されると共に、同じく層間絶縁膜５３に形成された接続部５１に接続されている。
【００９２】
接続部５１は、基板４８に形成されたフォトダイオード領域ＰＤと遮光配線５４との間の層間絶縁膜５３内に形成されており、基板４８上に形成された絶縁膜（この場合ゲート絶縁膜５０）に接続されるように形成されている。この接続部５１は、基板４８に形成されたフォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域５７との境界領域であって、フォトダイオード領域ＰＤ側の一部に形成される。接続部５１により、遮光配線５４からフォトダイオード領域ＰＤに所望の電圧が供給され、これにより、フォトダイオード領域ＰＤの表面側の電位が制御される。このとき、接続部５１は、基板４８上に形成されたゲート絶縁膜５０を介して接続されているため、フォトダイオード領域ＰＤと接続部５１とが電気的に接続されることはない。
【００９３】
そして、接続部５１及び転送電極５６は、どちらも遮光配線５４に接続されているため、接続部５１を介してフォトダイオード領域ＰＤに供給される電圧と、コンタクト部５５を介して転送電極５６に共有される電圧とは同期されている。
【００９４】
図１３では、図示を省略するが、基板４８の裏面側には、一般的な裏面照射型の固体撮像装置と同様に、カラーフィルタ層、及びオンチップレンズが形成されている。そして、本実施形態例の固体撮像装置では、基板４８の配線層５２が形成された側とは反対側の裏面側から光Ｌが入射される構成とされている。
【００９５】
本実施形態例の固体撮像装置４０においても、基板４８の裏面側から入射した光Ｌはフォトダイオード領域ＰＤで光電変換され、光量に応じた信号電荷が生成され、電荷蓄積領域４１に蓄積される。そして、この電荷蓄積時では、遮光配線５４から、転送電極５６及びフォトダイオード領域ＰＤに負の電圧を供給する。そうすると、電荷蓄積領域４１に蓄積された信号電荷は、転送チャネル部５９側には転送されない。一方、フォトダイオード領域ＰＤでは、素子分離領域５７との境界領域に、接続部５１によって負の電圧が供給されることにより、基板４８表面側に正孔が励起される。これにより、接続部５１が接続されたフォトダイオード領域ＰＤでは、その基板４８表面側のホールピニング効果が強化され、暗電流の抑制が図られる。
【００９６】
暗電流抑制領域４９は、転送電極５６の形成後、レジストを介してイオン注入されるが、レジストの際部分にはイオン注入がされにくい。このため、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域５７との際の部分、すなわち境界部分の暗電流抑制領域４９が形成されにくく、この部分では、ホールピニングが外れ易い。本実施形態例では、接続部５１は、ホールピニングが外れ暗電流が発生しやすいフォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域５７との界面に設けられるので、フォトダイオード領域ＰＤと素子分離領域５７との界面からの暗電流を抑制することができる。
【００９７】
また、電荷蓄積後、遮光配線５４から、転送電極５６及びフォトダイオード領域ＰＤに正の電圧を供給する。そうすると、電荷蓄積領域４１に蓄積された信号電荷は、読み出しチャネル部６０を介して転送チャネル部５９内に読み出される。一方、フォトダイオード領域ＰＤでは、素子分離領域５７との境界領域に、接続部５１によって正の電圧が供給されることにより、基板４８表面側に電子が励起される。これにより、読み出し効率が向上し、残像抑制効果が図られる。その他、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９８】
なお、以上の第１〜第４の実施形態における構成は、組み合わせて用いてもよく、適宜変更が可能である。
【００９９】
本発明は、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置への適用に限らず、赤外線やＸ線、あるいは粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。また、広義の意味として、圧力や静電容量など、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般に対して適用可能である。
【０１００】
さらに、本発明は、画素部の各単位画素を行単位で順に走査して各単位画素から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。画素単位で任意の画素を選択して、当該選択画素から画素単位で信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
なお、固体撮像装置はワンチップとして形成された形態であってもよいし、画素部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
【０１０１】
また、本発明の実施の形態は、上述の第１〜第４の実施形態に限られるものではなく、種々の変更が可能である。また、上述した例では、主としてｎチャネルＭＯＳトランジスタを構成とした場合であるが、ｐチャネルＭＯＳトランジスタを構成とすることもできる。ｐチャネルＭＯＳトランジスタとする場合は、各図において、その導電型を反転した構成となる。
【０１０２】
また、本発明は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機などの撮像機能を有する電子機器のことを言う。なお、電子機器に搭載される上記モジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０１０３】
〈５．第５の実施形態：電子機器〉
次に、本発明の第５の実施形態に係る電子機器について説明する。図１４は、本発明の第５の実施形態に係る電子機器２００の概略構成図である。
本実施形態例の電子機器２００は、上述した本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１を電子機器（カメラ）に用いた場合の実施形態を示す。
【０１０４】
本実施形態に係る電子機器２００は、固体撮像装置１と、光学レンズ２１０と、シャッタ装置２１１と、駆動回路２１２と、信号処理回路２１３とを有する。
【０１０５】
光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１内に一定期間当該信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置２１１は、固体撮像装置１への光照射期間および遮光期間を制御する。
駆動回路２１２は、固体撮像装置１の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路２１２から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１の信号転送を行なう。信号処理回路２１３は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、あるいはモニタに出力される。
【０１０６】
本実施形態例の電子機器２００では、固体撮像装置１において暗電流の抑制が図られ、また混色が低減されるので、画質の向上が図られる。
【０１０７】
固体撮像装置１を適用できる電子機器２００としては、カメラに限られるものではなく、デジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置に適用可能である。
【０１０８】
本実施形態例においては、固体撮像装置１を電子機器に用いる構成としたが、前述した第２〜第４の実施形態で製造した固体撮像装置を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１０９】
１・・・固体撮像装置、２・・・画素、３・・・撮像領域、４・・・垂直駆動回路、５・・・カラム信号処理回路、６・・・水平駆動回路、７・・・出力回路、８・・・制御回路、９・・・垂直信号線、１０・・・水平信号線、１１・・・基板、１２・・・ゲート電極、１７・・・配線層、１８・・・層間絶縁膜、１９・・・ゲート絶縁膜、２０・・・リコン酸化膜、２１・・・暗電流抑制領域、２２・・・電荷蓄積領域、２３・・・素子分離領域、２４・・・ｐ型ウェル領域、２５・・・基板、２６・・・絶縁膜、２７・・・サイドウォール、２７ａ・・・第１絶縁層、２７ｂ・・・第２絶縁層、２８・・・遮光配線、２９・・・コンタクト部、２９ａ・・・コンタクトホール、３０・・・接続部、３０ａ・・・接続孔、３１・・コンタクト部、３２・・・ＳＯＩ基板
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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