(57)【要約】【課題】暗電流の発生を抑制しながらも、転送効率の向上が図られた固体撮像装置を提供する。また、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供する。【解決手段】光電変換部（ＰＤ）を構成する第１暗電流抑制領域２１を、転送ゲート電極２６と一部重なるように形成する。また、その下層に、第１暗電流抑制領域２１と同導電型で構成され、第１暗電流抑制領域２１よりも低濃度の不純物領域からなる転送補助領域２２を形成する。また、この第１暗電流抑制領域２１と転送補助領域２２との転送ゲート電極２６下の端部は同一位置となるように位置あわせして形成されている。第１暗電流抑制領域２１により暗電流の抑制が図られ、また、転送補助領域２２により、転送効率の向上が図られる。【選択図】図２
2013012551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上部に形成された転送ゲート電極と、
前記半導体基板の表面側から深さ方向に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第１導電型の不純物領域からなる電荷蓄積領域と、前記電荷蓄積領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第２導電型の不純物領域からなる転送補助領域と、前記転送補助領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極側の端部が前記転送補助領域の端部と同一位置となるように位置あわせして形成された第１暗電流抑制領域であって、前記転送補助領域と同導電型の不純物領域で形成され、前記転送補助領域よりも高濃度の不純物領域で構成された暗電流抑制領域と、を有して構成される光電変換部と、
を含む固体撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換部は、前記転送補助領域上層の前記半導体基板の最表面に形成され、前記転送ゲート電極の下に達しない領域に形成された最表面暗電流抑制領域であって、前記暗電流抑制領域と同導電型の不純物領域で形成され、前記暗電流抑制領域よりも高濃度の不純物領域で構成された最表面暗電流抑制領域を含む
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側に、前記光電変換部から転送されてくる信号電荷が読み出される読み出し領域を備え、
前記暗電流抑制領域及び前記転送補助領域と転送ゲート電極との重なり量は、前記電荷蓄積領域と転送ゲート電極との重なり量よりも前記読み出し領域側に大きく形成されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記転送ゲート電極は、側面にサイドウォールを備え、
前記最表面暗電流抑制領域は、前記サイドウォール下に重なるように形成されている
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記電荷蓄積領域の転送ゲート電極側の端部は、前記暗電流抑制領域及び前記転送補助領域の転送ゲート電極側の端部とほぼ同じ位置とされている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板の表面側から深さ方向に第１導電型の不純物をイオン注入することにより電荷蓄積領域を形成する工程と、前記電荷蓄積領域の上層に第２導電型の不純物をイオン注入することにより転送補助領域を形成する工程と、前記転送補助領域の形成時に用いたマスクを介して、前記転送補助領域の上層に第２導電型の不純物を前記転送補助領域よりも高濃度にイオン注入することにより、暗電流抑制領域を形成する工程とからなる光電変換部を形成する工程と、
前記半導体基板上部の、前記電荷蓄積領域、前記転送補助領域、及び前記暗電流抑制領域に一部重なる領域に転送ゲート電極を形成する工程と、
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記転送ゲート電極を形成した後、前記暗電流抑制領域より上層の前記半導体基板最表面に、第２導電型の不純物を前記暗電流抑制領域よりも高濃度にイオン注入することにより最表面暗電流抑制領域を形成する工程を有する
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記転送ゲート電極を形成した後、前記半導体基板の表面側に前記光電変換部から転送されてくる信号電荷がよみだされる読み出し領域を形成する工程を有する
請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記暗電流抑制領域及び前記転送補助領域と前記転送ゲート電極との重なり量は、前記電荷蓄積領域と前記転送ゲート電極との重なり量よりも前記読み出し電極側に大きく形成されている
請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記最表面暗電流抑制領域は、前記転送ゲート電極をマスクとしたセルフアラインで形成する
請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記転送ゲート電極の形成後、前記転送ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程を有し、
前記最表面暗電流抑制領域は、前記サイドウォールをマスクとしたセルフアラインで形成する
請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記電荷蓄積領域と、前記転送補助領域及び前記暗電流抑制領域とは同じマスクを用いたイオン注入で形成する
請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
光学レンズと、
半導体基板の上部に形成された転送ゲート電極と、前記半導体基板の表面側から深さ方向に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第１導電型の不純物領域からなる電荷蓄積領域と、前記電荷蓄積領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第２導電型の不純物領域からなる転送補助領域と、前記転送補助領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極側の端部が前記転送補助領域の端部と同一位置となるように位置あわせして形成された暗電流抑制領域であって、前記転送補助領域と同導電型の不純物領域で形成され、前記転送補助領域よりも高濃度の不純物領域で構成された暗電流抑制領域と、を有して構成される光電変換部と、を備える固体撮像装置であって、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】
本開示は、固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器に関する。
【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】
固体撮像装置では、フォトダイオードの形成時におけるプロセスばらつきや、そのプロセスばらつきに起因する転送効率を低減するため、フォトダイオードをセルフアラインで形成する方式が採用されている。さらに、転送効率を改善するために、特許文献１〜３に記載の発明では、フォトダイオードを構成する電荷蓄積領域を、転送ゲート電極下までオーバーラップさせるように形成する方法が提案されている。
【０００４】
また、フォトダイオードでは、暗電流抑制の為に、半導体基板の表面に電荷蓄積層とは反対導電型の半導体領域を形成することが一般的に行われている。この暗電流抑制の為の半導体領域においてピニング効果を高めるため、特許文献３に記載の発明では、転送ゲート電極下にまでピニング用の半導体領域（例えばｐ型半導体領域）を形成する構成が提案されている。
【０００５】
電荷蓄積層や暗電流抑制の為の半導体領域を転送ゲート電極までオーバーラップさせて形成する構成には一長一短があり、場合によってはフォトダイオード形成と転送ゲート電極下のピニング確保及び転送マージン確保を全て満足する構成が困難な場合が生じる。例えば、ピニング確保のために注入するドーパントは信号電荷の転送を妨げる方向に働き、転送マージン確保のためにイオン注入するドーパントは転送ゲート電極下のピニングを弱めさせる方向に働く。
このように、従来の固体撮像装置の構成では、暗電流抑制のためのピニング確保と転送マージン確保とはトレードオフの関係にあり、転送ゲート電極周りの設計が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２６８９３号公報
【特許文献２】特開２００８−６６４８０号公報
【特許文献３】特表２００９−５１８８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の点に鑑み、本開示は、暗電流の発生を抑制しながらも、転送効率の向上が図られた固体撮像装置を提供する。また、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の固体撮像装置は、転送ゲート電極と、電荷蓄積領域と転送補助領域と第１暗電流抑制領域とからなる光電変換部と、を有して構成されている。転送ゲート電極は、半導体基板の上部に形成されている。電荷蓄積領域は、半導体基板の表面側から深さ方向に形成され、転送ゲート電極と一部重なるように形成されている。また、電荷蓄積領域は、第１導電型の不純物領域から構成される。転送補助領域は、電荷蓄積領域の上層に形成され、転送ゲート電極と一部重なるように形成されている。また、転送補助領域は、第２導電型の不純物領域から構成される。第１暗電流抑制領域は転送補助領域の上層に形成され、転送ゲート電極側の端部が転送補助領域の端部と同一位置となるように位置あわせして形成されている。また、第１暗電流抑制領域は、転送補助領域と同導電型の不純物領域で形成され、転送補助領域よりも高濃度の不純物領域で構成されている。
【０００９】
本開示の固体撮像装置では、第１暗電流抑制領域が半導体基板の界面で発生する暗電流を抑制するように働く。また、第１暗電流抑制領域の不純物濃度よりも低い濃度で形成され、第１暗電流抑制領域の下層に形成された転送補助領域が、電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷の転送効率を向上させるように働く。
【００１０】
本開示の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面側から深さ方向に第１導電型の不純物をイオン注入することにより電荷蓄積領域を形成する工程を有する。また、電荷蓄積領域の上層に第２導電型の不純物をイオン注入することにより転送補助領域を形成する工程を有する。また、転送補助領域の形成時に用いたマスクを介して、転送補助領域の上層に第２導電型の不純物を転送補助領域よりも高濃度にイオン注入することにより、第１暗電流抑制領域を形成する工程を有する。これらの工程では、光電変換部が形成される。そして、半導体基板上部の、電荷蓄積領域、転送補助領域、及び第１暗電流抑制領域に一部重なる領域に転送ゲート電極を形成する工程を有する。
【００１１】
本開示の固体撮像装置の製造方法では、第１暗電流抑制領域と転送補助領域とが同じマスクを用いて形成されるので、転送ゲート電極下の領域において両者の端部が位置合わせされる。これにより、第１暗電流抑制領域と転送補助領域との形成におけるプロセスばらつきが低減される。
【００１２】
本開示の電子機器は、光学レンズと、上述の固体撮像装置と、信号処理回路を有する。固体撮像装置では、光学レンズに集光された光が入射される。信号処理回路は、固体撮像装置から出力される出力信号を処理する。
【００１３】
本開示の電子機器では、固体撮像装置において、第１暗電流抑制領域が半導体基板の界面で発生する暗電流を抑制するように働く。また、第１暗電流抑制領域の不純物濃度よりも低い濃度で形成され、第１暗電流抑制領域の下層に形成された転送補助領域が、電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷の転送効率を向上させるように働く。これにより、固体撮像装置において、転送効率の向上と暗電流抑制の効果を得ることができるため、画質の向上が図られる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示によれば、固体撮像装置において、暗電流の発生を抑制しながらも、転送効率の向上が図られる。また、こ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】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す図である。
【図３】Ａ〜Ｃ  本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示した工程図（その１）である。
【図４】Ｄ〜Ｆ  本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示した工程図（その２）である。
【図５】Ｇ，Ｈ  本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示した工程図（その３）である。
【図６】Ａ，Ｂ  本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置において、転送トランジスタＴｒをオフした状態、及びオンした状態のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけてのポテンシャル図を示したものである。
【図７】本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す図である。
【図８】Ａ〜Ｃ  本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示した工程図である。
【図９】本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す図である。
【図１０】Ａ〜Ｃ  本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示した工程図である。
【図１１】本開示の第４の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す図である。
【図１２】Ａ〜Ｃ  本開示の第４の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示した工程図である。
【図１３】本開示の第５の実施形態に係る固体撮像装置の要部の断面構成を示す図である。
【図１４】本開示の第６の実施形態に係る電子機器の概略構成図である。
【図１５】比較例１に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【図１６】比較例２に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【図１７】Ａ，Ｂ  比較例２の固体撮像装置において、転送トランジスタＴｒをオフした状態、及びオンした状態のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけてのポテンシャル図を示したものである。
【図１８】比較例３に係る固体撮像装置の要部の断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本開示の実施形態に係る固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器の一例を、図１〜図１８を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順で説明する。なお、本開示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：固体撮像装置
１−１  固体撮像装置全体の構成
１−２  要部の構成
１−３  製造方法
２．第２の実施形態：固体撮像装置
２−１  要部の構成
２−２  製造方法
３．第３の実施形態：固体撮像装置
３−１  要部の構成
３−２  製造方法
４．第４の実施形態：固体撮像装置
４−１  要部の構成
４−２  製造方法
５．第５の実施形態：裏面照射型の固体撮像装置
６．第６の実施形態：電子機器
【００１７】
〈１．第１の実施形態：固体撮像装置〉
［１−１  固体撮像装置全体の構成］
図１は、本開示の第１の実施形態に係るＣＭＯＳ型の固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
本実施形態例の固体撮像装置１は、シリコンからなる基板１１上に配列された複数の画素２から構成される画素領域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等を有して構成される。
【００１８】
画素２は、フォトダイオードからなる光電変換部と、複数の画素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。画素２を構成する画素トランジスタは、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、アンプトランジスタで構成される４つのＭＯＳトランジスタであってもよく、また、選択トランジスタを除いた３つのトランジスタであってもよい。
【００１９】
画素領域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。画素領域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増幅してカラム信号処理回路５に読み出す有効画素領域と、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（図示せず）とから構成されている。黒基準画素領域は、通常は、有効画素領域の外周部に形成されるものである。
【００２０】
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。
【００２１】
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、画素領域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のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線を通してカラム信号処理回路５に供給する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、順次に供給される信号に対し信号処理を行い出力する。
【００２５】
［１−２  要部の構成］
図２に、本実施形態例の固体撮像装置１の要部の断面構成を示す。図２では、画素領域における１画素分の断面構成を示している。
【００２６】
本実施形態例の固体撮像装置１は、光電変換部であるフォトダイオードＰＤからなる画素が形成された基板１２と、基板１２上部に順に形成された配線層１４、カラーフィルタ層１７、オンチップレンズ１９とを含んで構成される。
【００２７】
基板１２は、第１導電型、例えばｎ型の半導体基板で構成され、画素が形成される領域は、図２に示すように、第２導電型、例えばｐ型の不純物領域からなる半導体ウェル層１３とされている。このｐ型の半導体ウェル層１３は、例えばイオン注入によって形成される。基板１２の表面側には、光電変換部を構成するフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤで生成された信号電荷を読み出すための読み出し部となる転送トランジスタＴｒとを含む画素が二次元マトリクス状に形成されている。
【００２８】
フォトダイオードＰＤは、基板１２の表目側に形成され、後述する転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成された暗電流抑制領域（以下、第１暗電流抑制領域２１）と、最表面暗電流抑制領域（以下、第２暗電流抑制領域２３）とを有する。また、第１暗電流抑制領域２１及び第２暗電流抑制領域２３の下層に形成された転送補助領域２２と、転送補助領域２２の下層に形成された電荷蓄積領域２０とを有する。
【００２９】
第１暗電流抑制領域２１は、フォトダイオードＰＤが形成される領域の基板１２表面側に形成され、端部が、後述する転送ゲート電極２６下にオーバーラップするように形成されている。また、第１暗電流抑制領域は、ｐ型半導体領域（ｐ＋）で形成され、第１暗電流抑制領域２１の不純物濃度は例えば、１×１０１６〜１×１０１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕とされる。
【００３０】
第２暗電流抑制領域２３は、第１暗電流抑制領域２１よりも上層であって、転送ゲート電極２６下に位置する第１暗電流抑制領域２１上層を除く基板１２の最表面に形成され、転送ゲート電極２６下にオーバーラップしない位置に形成されている。また、第２暗電流抑制領域２３は、第１暗電流抑制領域２１を構成するｐ型半導体領域（ｐ＋）よりも高い濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋＋）で構成され、第２暗電流抑制領域２３の不純物濃度は、例えば１×１０１８〜１×１０１９〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕とされる。
【００３１】
後述するが、第１暗電流抑制領域２１は、第２暗電流抑制領域２３よりも先のイオン注入によって形成され、第２暗電流抑制領域２３は、転送ゲート電極２６を形成した後にイオン注入で形成される。このため、転送ゲート電極２６下の最表面は、第１暗電流抑制領域２１とされ、それ以外のフォトダイオードＰＤの最表面は、第２暗電流抑制領域２３とされている。
【００３２】
本実施形態例では、第１暗電流抑制領域２１及び第２暗電流抑制領域２３が形成されることにより、基板１２の受光面の界面準位に起因する電子等、暗電流の原因となる電子がｐ型半導体領域の多数キャリアである正孔によりピニングされる。これにより、暗電流が抑制される。また、第１暗電流抑制領域２１は、転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成されるため、転送ゲート電極２６下においても暗電流の抑制が図られる。さらに、本実施形態例では、高濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋＋）からなる第２暗電流抑制領域２３により基板１２の最表面におけるピニングが強化され、暗電流をより抑制することができる。
【００３３】
転送補助領域２２は、第１暗電流抑制領域２１を構成するｐ型半導体領域（ｐ＋）よりも低い濃度のｐ型半導体領域（ｐ−）で構成されており、その不純物濃度は１×１０１６〜１×１０１７〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕とされている。この転送補助領域２２も、後述する転送ゲート電極２６下に一部がオーバーラップするように形成されている。
【００３４】
電荷蓄積領域２０は、転送補助領域２２に接して基板１２の所望の深さにまで形成されたｎ型半導体領域で構成されており、その不純物濃度は１×１０１７〜１×１０１８〔ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〕とされている。この電荷蓄積領域２０も、後述する転送ゲート電極２６下にオーバーラップするように形成されている。
【００３５】
ところで、第２暗電流抑制領域２３は、第１暗電流抑制領域２１が形成される深さよりも浅い位置に不純物をイオン注入することによって形成されるものである。このため、高濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋＋）からなる第２暗電流抑制領域２３と低濃度のｐ型半導体領域（ｐ−）の転送補助領域２２との間に、その中間の濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋）からなる第１暗電流抑制領域２１が存在する構成とされている。このように、フォトダイオードＰＤは、基板１２の表面側から順に形成されたｐ＋＋、ｐ＋、ｐ−、ｎによって構成される。
【００３６】
また、本実施形態例では、第１暗電流抑制領域２１と転送補助領域２２との転送ゲート電極２６下の端部は同じ位置とされ、転送ゲート電極２６下におけるオーバーラップ量、すなわち、転送ゲート電極２６との重なり量は同じとされる。また、第１暗電流抑制領域２１と転送補助領域２２とのオーバーラップ量は、電荷蓄積領域２０の転送ゲート電極２６下におけるオーバーラップ量よりも後述するフローティングディフュージョン領域ＦＤ側に大きい構成とされている。
【００３７】
このフォトダイオードＰＤでは、受光面側から入射した光の光量に応じた信号電荷が生成され、ｎ型半導体領域からなる電荷蓄積領域２０に蓄積される。
【００３８】
転送トランジスタＴｒは、基板１２上に形成された転送ゲート電極２６と、フォトダイオードＰＤから転送された信号電荷が読み出される読み出し領域（以下、フローティングディフュージョン領域ＦＤ）とを含んで構成されている。
転送ゲート電極２６は、基板１２上に例えばシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２４を介して形成されており、前述したように、その一部がフォトダイオードＰＤの端部の第１暗電流抑制領域２１上部に重なるように形成されている。転送ゲート電極２６は例えばポリシリコンで構成され、転送ゲート電極２６の側面には例えばシリコン窒化膜からなるサイドウォール２５が形成されている。ここで、第２暗電流抑制領域２３は、転送ゲート電極２６のフォトダイオードＰＤ側の側面に形成されたサイドウォール２５下に重なるように形成されており、転送ゲート電極２６の端部に相当する位置まで形成されている。
【００３９】
フローティングディフュージョン領域ＦＤは、転送ゲート電極２６を介してフォトダイオードＰＤと隣接する基板１２の表面に形成され、例えば電荷蓄積領域２０を構成するｎ型半導体領域（ｎ）よりも不純物濃度の高いｎ型半導体領域（ｎ＋）で構成されている。また、本実施形態例では、フローティングディフュージョン領域ＦＤは、後述するように、サイドウォール２５形成後のイオン注入によりセルフアラインで形成されている。
【００４０】
転送トランジスタＴｒでは、転送ゲート電極２６に所望の転送電圧を印加することにより、フォトダイオードＰＤの電荷蓄積領域２０に蓄積された信号電荷が転送ゲート電極２６下のチャネル部を通り、フローティングディフュージョン領域ＦＤに転送される。
【００４１】
基板１２の表面側には、転送トランジスタＴｒの他、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタ等、所望の画素トランジスタが画素毎に形成されるが図２では図示を省略する。また、フォトダイオードＰＤと、転送トランジスタＴｒを含む複数の画素トランジスタで構成される各画素は、基板１２の表面側に形成されたｐ型の半導体ウェル層１３によって電気的に分離される構成とされている。なお、図２では図示を省略するが、各画素を区画するように半導体ウェル層１３の不純物濃度よりも高い不純物濃度のｐ型半導体領域からなる画素分離領域を形成し、各画素を分離する構成としてもよい。
【００４２】
配線層１４は、基板１２の表面側に層間絶縁膜１５を介して複数層（図２では２層）に積層された配線１６を有して構成されている。層間絶縁膜１５は、例えばシリコン酸化膜で構成され、各配線１６は、例えば、アルミニウム、銅などで構成されている。本実施形態例は、基板１２の受光面側に形成される表面照射型の固体撮像装置とされるため、配線層１４の配線は、フォトダイオードＰＤを開口するように形成されている。配線層１４の配線１６は、例えば画素を構成する画素トランジスタにコンタクト部（図示せず）介して接続されている。
【００４３】
カラーフィルタ層１７は、配線層１４上部に形成され、画素毎に、例えば、緑、赤、青、シアン、黄色、黒色などの光を選択的に透過するような材料で構成されている。又は白色のような全ての光を透過し、赤外領域を透過させないように構成することもできる。画素毎に、異なる色を透過するカラーフィルタ層１７を用いてもよく、また、全ての画素において同じ色を透過するカラーフィルタ層１７を用いてもよい。カラーフィルタ層１７において透過させる色の組み合わせは、その仕様により種々の選択が可能である。
【００４４】
オンチップレンズ１９は、例えば所望の屈折率を有する有機材料で構成され、カラーフィルタ層１７上部に平坦化膜１８を介して形成されている。固体撮像装置１に入射する光は、オンチップレンズ１９により集光され、各画素のフォトダイオードＰＤに効率良く入射される。
【００４５】
［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３〜図５は、本実施形態例の固体撮像装置１の製造方法を示した工程図である。
【００４６】
まず、図３Ａに示すように、基板１２の画素形成領域となる表面側にｐ型の不純物をイオン注入することにより、ｐ型の半導体ウェル層１３を形成する。
【００４７】
次に、図３Ｂに示すように、各画素のフォトダイオードＰＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスク２７を基板１２上に形成する。その後、フォトレジストマスク２７を介してｎ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面側から所望の深さまで形成されたｎ型半導体領域からなる電荷蓄積領域２０を形成する。
【００４８】
次に、電荷蓄積領域２０の形成に用いたフォトレジストマスク２７を除去し、図３Ｃに示すように、新たなフォトレジストマスク２８を形成する。ここでフォトレジストマスク２８では、電荷蓄積領域２０が形成された部分を開口すると共に、転送ゲート電極２６が形成される側に開口を拡大するように形成する。すなわち、電荷蓄積領域２０が形成された領域よりも転送ゲート電極２６側に大きい開口を有するフォトレジストマスク２８を形成する。
【００４９】
次に、図４Ｄに示すように、そのフォトレジストマスク２８を介してｐ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面から所望の距離だけ離れた深さにｐ型半導体領域（ｐ−）からなる転送補助領域２２を形成する。この転送補助領域２２は、基板１２の表面から例えば２０ｎｍから４０ｎｍの範囲内に形成する。
【００５０】
次に、図４Ｅに示すように、転送補助領域２２の形成時に用いたフォトレジストマスク２８を介して、更にｐ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面から転送補助領域２２に接する深さまで、ｐ型半導体領域（ｐ＋）からなる第１暗電流抑制領域２１を形成する。ここでは、転送補助領域２２のドーズ量よりも高いドーズ量で形成することにより、転送補助領域２２よりも不純物濃度の高い第１暗電流抑制領域２１が形成される。
【００５１】
本実施形態例では、転送補助領域２２と第１暗電流抑制領域２１との形成時に、図３Ｃ〜図４Ｅに示すように、電荷蓄積領域２０の形成時のフォトレジストマスク２７よりも開口の大きいフォトレジストマスク２８を用いる。これにより、電荷蓄積領域２０よりも転送ゲート電極２６が形成される側に張り出した第１暗電流抑制領域２１及び転送補助領域２２を形成することができる。
【００５２】
次に、フォトレジストマスク２８を除去し、図４Ｆに示すように、ゲート絶縁膜２４を介して転送ゲート電極２６を形成する。転送ゲート電極２６は、基板１２全面にポリシリコンからなる電極層を形成した後、パターニングすることにより所望の領域に形成することができる。本実施形態例ではフォトダイオードＰＤの端部であって、電荷蓄積領域２０と、電荷蓄積領域２０よりも張り出して形成された第１暗電流抑制領域２１、及び転送補助領域２２に一部オーバーラップする位置に転送ゲート電極２６を形成する。
【００５３】
次に、図５Ｇに示すように、フォトダイオードＰＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスク２９を基板１２上に形成する。ここで形成されるフォトレジストマスク２９は、フォトダイオードＰＤが形成される側の転送ゲート電極２６端部を露出させる開口を有する。そして、そのフォトレジストマスク２９を介してｐ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面から転送補助領域２２に達しない深さまでにｐ型半導体領域（ｐ＋＋）からなる第２暗電流抑制領域２３を形成する。この第２暗電流抑制領域２３は、第１暗電流抑制領域２１のドーズ量よりも高いドーズ量で形成することにより第１暗電流抑制領域２１よりも不純物濃度を高く構成する。そして、この第２暗電流抑制領域２３は、転送ゲート電極２６側において、転送ゲート電極２６をマスクにセルフアラインで形成される。
【００５４】
次に、フォトレジストマスク２９を除去した後、図５Ｈに示すように、転送ゲート電極２６の側面にサイドウォール２５を形成し、転送ゲート電極２６及びサイドウォール２５下以外のゲート絶縁膜２４を除去する。その後、フローティングディフュージョン領域ＦＤを形成する。フローティングディフュージョン領域ＦＤは、図示を省略するが、フローティングディフュージョン領域ＦＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスクを介してｎ型の不純物をイオン注入することによって形成する。この場合にも、フローティングディフュージョン領域ＦＤは、転送ゲート電極２６側において、サイドウォール２５をマスクにセルフアラインで形成される。
【００５５】
なお、本実施形態例においては、フローティングディフュージョン領域ＦＤをサイドウォール２５形成後に、サイドウォール２５をマスクとしたセルフアラインで形成する例としたが、サイドウォール２５形成前に形成してもよいものである。フローティングディフュージョン領域ＦＤの構成について一般的な固体撮像装置におけるフローティングディフュージョン領域の構成を採用することができ、本実施形態例に限定されるものではない。
【００５６】
その後、一般的な固体撮像装置１の製造方法と同様にして図２に示す配線層１４、カラーフィルタ層１７、平坦化膜１８、オンチップレンズ１９を形成することにより本実施形態例の固体撮像装置１が完成する。
【００５７】
本実施形態例の固体撮像装置１では、基板１２の界面準位に起因する暗電流は、第２暗電流抑制領域２３と第１暗電流抑制領域２１により低減される。また、本実施形態例の固体撮像装置１では、転送ゲート電極２６に転送パルスを供給した場合、基板１２内のポテンシャルの変調量は転送補助領域２２の不純物濃度で決まる。本実施形態例では、転送補助領域２２を形成することにより、第１暗電流抑制領域２１と第２暗電流抑制領域２３の形成により基板１２の表面側のｐ型半導体領域の不純物濃度が高くなった場合にも、転送不良を防ぐことができ、転送効率の向上が図られる。
【００５８】
本実施形態例の固体撮像装置１における暗電流抑制の効果と、転送効率の改善の効果について、以下に、比較例を用いて説明する。
図１５は、比較例１に係る固体撮像装置１００の要部の断面構成図である。図１５において、図２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。
【００５９】
比較例１に係る固体撮像装置１００では、フォトダイオードＰＤが、基板１２の表面に形成されたｐ型半導体領域からなる暗電流抑制領域１０２と、その下層に形成されたｎ型半導体領域からなる電荷蓄積領域１０１とで構成されている。そして、電荷蓄積領域１０１は、転送ゲート電極２６形成後に、転送ゲート電極２６をマスクとしたセルフアラインで形成されており、暗電流抑制領域１０２は、サイドウォール２５形成後に、サイドウォール２５をマスクとしたセルフアラインで形成されている。
【００６０】
比較例１に係る固体撮像装置１００では、フォトダイオードＰＤを構成する暗電流抑制領域１０２と電荷蓄積領域１０１との両方が、転送ゲート電極２６側においてセルフアラインで形成されており、プロセスばらつきに強い構成とされている。しかしながら、比較例１に係る固体撮像装置１００では、電荷蓄積領域１０１が転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成されていないため、転送ゲート電極２６で変調される部分が、サイドウォール２５下のみとなる。このため、フォトダイオードＰＤ内のポテンシャルを深くした場合には、転送不良が発生してしまい、微細画素においての飽和電荷量（Ｑｓ）の確保という観点では問題がある。
【００６１】
次に、図１６に、比較例２に係る固体撮像装置１０６の要部の断面構成図を示す。図１６において、図２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。
【００６２】
比較例２に係る固体撮像装置１０６では、フォトダイオードＰＤが、暗電流抑制領域１０４とその下層に形成された電荷蓄積領域１０３とで構成され、電荷蓄積領域１０３は、本実施形態例と同様、転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成されている。すなわち、比較例２に係る固体撮像装置１０６では、転送ゲート電極２６形成前にイオン注入によって電荷蓄積領域１０３が形成され、暗電流抑制領域１０４は、サイドウォール２５形成前に転送ゲート電極２６をマスクとしたセルフアラインで形成されている。
【００６３】
比較例２に係る固体撮像装置１０６では、電荷蓄積領域１０３が転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成されるため、転送ゲート電極２６に印加される電圧による変調具合が比較例１に比較して大きくなる。このため、フォトダイオードＰＤ内部のポテンシャルが深くなった場合でも転送不良が起きにくい構造となっている。また、暗電流抑制領域１０４は、サイドウォール２５形成前に形成されるため、サイドウォール２５下においても暗電流の原因となる電子がピニングされる。
【００６４】
ところで、比較例２では、信号電荷の転送不良を防止するため、転送ゲート電極２６側における電荷蓄積領域１０３の端部を、暗電流抑制領域１０４との端部の距離を確保する必要がある。すなわち、電荷蓄積領域１０３の端部を、暗電流抑制領域１０４の端部よりもフローティングディフュージョン領域ＦＤ側に延長して形成する必要がある。電荷蓄積領域１０３の端部と暗電流抑制領域１０４との端部の距離が短くなった場合、暗電流抑制領域１０４の影響で転送不良が生じてしまう。
【００６５】
しかしながら、比較例２の固体撮像装置１０６では電荷蓄積領域１０３は転送ゲート電極２６の形成前に形成されるため、セルフアラインで形成されず、プロセスばらつきに弱い構造となる。このため、電荷蓄積領域１０３の端部と暗電流抑制領域１０４との端部の距離が短くなり、転送不良が発生するおそれがある。また、電荷蓄積領域１０３が転送ゲート電極２６下にオーバーラップするため、転送ゲート電極２６下のピニング効果が弱くなるという問題がある。
【００６６】
また、転送ゲート電極２６下に電荷蓄積領域１０３がオーバーラップして形成された場合、転送時における転送ゲート電極２６下でポテンシャルの過変調が起こり、転送不良が発生するおそれがある。この転送不良について、図１７Ａ、Ｂを用いて説明する。
【００６７】
図１７Ａは、比較例２の固体撮像装置１０６において、転送トランジスタＴｒをオフした状態のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけてのポテンシャル図を示したものである。また、図１７Ｂは、比較例２の固体撮像装置１０６において、転送トランジスタＴｒをオンした状態のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけてのポテンシャル図を示した図である。
【００６８】
図１７Ａに示すように、転送トランジスタＴｒをオフした状態では、フォトダイオードＰＤの電荷蓄積領域１０３に信号電荷が蓄積されている。
そして、図１７Ｂに示すように、転送時に転送トランジスタＴｒをオンすると、転送ゲート電極２６下のポテンシャルが深くなり、フォトダイオードＰＤに蓄積されていた信号電荷がフローティングディフュージョン領域ＦＤに転送される。
【００６９】
このとき、転送ゲート電極２６下に、ｎ型半導体領域からなる電荷蓄積領域１０３がオーバーラップして形成されていると、その部分が、ポテンシャルが深くなる方向に部分的に過変調され、図１７Ｂに示すように、ポテンシャルディップａが発生する。ポテンシャルディップａが発生すると、その部分に信号電荷が溜まってしまい、フローティングディフュージョン領域ＦＤに転送されなくなる。このように、転送ゲート電極２６下の電荷蓄積領域１０３のオーバーラップ量が大きい場合には、転送不良が生じてしまう可能性がある。したがって、比較例２の固体撮像装置１０６ではプロセスばらつきによる転送不良が生じやすい。
【００７０】
次に、図１８に、比較例３に係る固体撮像装置１０７の要部の断面構成図を示す。図１８において、図２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。
【００７１】
比較例３に係る固体撮像装置１０７では、フォトダイオードＰＤの暗電流抑制領域が、転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成された第１暗電流抑制領域１０５と、サイドウォール２５下まで形成された第２暗電流抑制領域１０８を有して構成されている。比較例３では、電荷蓄積領域１０３と第１暗電流抑制領域１０５は本実施形態例と同様、転送ゲート電極２６形成前に形成され、第２暗電流抑制領域１０８は、転送ゲート電極２６形成後、転送ゲート電極２６をマスクとしてセルフアラインで形成されている。
【００７２】
比較例３では、転送ゲート電極２６下にオーバーラップして形成された電荷蓄積領域１０３上部に第１暗電流抑制領域１０５が形成されるため、転送ゲート電極２６下の電荷蓄積領域１０３におけるポテンシャルの過変調が防止される。このため、図１７Ｂに示すようなポテンシャルディップａが改善される。また、転送ゲート電極２６下において、暗電流の抑制が図られる。
【００７３】
しかしながら、比較例３の構成では、第１暗電流抑制領域１０５の不純物濃度が高くなると、転送ゲート電極２６下のポテンシャルの変調量が減り、転送不良が起きる可能性がある。また、第１暗電流抑制領域１０５だけでは、フォトダイオードＰＤ全域における基板１２表面のピニングを十分に確保できない問題がある。
【００７４】
また、高濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋＋）で構成される第２暗電流抑制領域１０８と、それよりも低濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋）で構成される第１暗電流抑制領域１０５との重なりの影響で、転送ゲート電極２６の際部分で不純物濃度が濃くなる。そうすると、基板１２表面でのピニングの効果は良くなるが、転送時におけるポテンシャルの変調量が減り、転送不良が起こる可能性がある。また、第１暗電流抑制領域１０５と、電荷蓄積領域１０３との合わせずれがあると、比較例２と同様に、ポテンシャルディップａが発生する可能性がある。
したがって、第２暗電流抑制領域１０８と第１暗電流抑制領域１０５のドーズ量の最適化が必要となる。
【００７５】
以上のように、転送ゲート電極２６周りの不純物濃度プロファイルは、転送効率、飽和電荷量、暗電流の抑制に影響するため、比較例１〜３の構成では、それら全てを満たすことが困難である。
【００７６】
一方、本実施形態例の固体撮像装置１では、転送ゲート電極２６下の暗電流の原因となる電子のピニングは、ドーズ量を多くし、注入エネルギーを浅くすることで形成したｐ型半導体領域（ｐ＋）からなる第１暗電流抑制領域２１で確保することができる。
また、転送ゲート電極２６下のポテンシャルディップａの改善は、ｐ型半導体領域（ｐ−）からなる転送補助領域２２で担うことができる。
【００７７】
図６Ａは、本実施形態例の固体撮像装置１において、転送トランジスタＴｒをオフした状態のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけてのポテンシャル図を示したものである。また、図６Ｂは、本実施形態例の固体撮像装置１において、転送トランジスタＴｒをオンした状態のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけてのポテンシャル図を示した図である。
【００７８】
図６Ａに示すように、転送トランジスタＴｒをオフした状態では、フォトダイオードＰＤの電荷蓄積領域２０に信号電荷が蓄積されている。
そして、図６Ｂに示すように、転送時に転送トランジスタＴｒをオンすると、転送ゲート電極２６下のポテンシャルが深くなり、フォトダイオードＰＤに蓄積されていた信号電荷がフローティングディフュージョン領域ＦＤに転送される。
【００７９】
本実施形態例では、高濃度のｐ型半導体領域（ｐ＋）からなる第１暗電流抑制領域２１と、電荷蓄積領域２０との間に、低濃度のｐ型半導体領域（ｐ−）からなる転送補助領域２２が形成されている。これにより、転送ゲート電極２６下のポテンシャルの変調量は、転送補助領域２２の不純物濃度で決まるため、転送ゲート電極２６下のポテンシャルはフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョン領域ＦＤにかけて緩やかに深くなり、ポテンシャルディップが改善される。また、転送効率が改善されるため、飽和電荷量（Ｑｓ）の低下も抑制される。
【００８０】
また、比較例３では、第２暗電流抑制領域１０８と第１暗電流抑制領域１０５との重なりの影響で転送ゲート電極２６の際において、ポテンシャルの変調量が減り、転送不良が発生するおそれがあった。しかしながら、本実施形態例では、転送時におけるフォトダイオードＰＤ内の変調量は、電荷蓄積領域２０と接して形成された低濃度のｐ型半導体領域（ｐ−）からなる転送補助領域２２で決まるため、転送不良の発生を抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態例では、第２暗電流抑制領域２３と電荷蓄積領域２０の間に、先に形成した第１暗電流抑制領域２１が薄く形成されている。このため、フォトダイオードＰＤでは、前述したようにポテンシャルディップを改善できるという効果がある。
【００８２】
〈２．第２の実施形態：固体撮像装置〉
［２−１  要部の構成］
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。本実施形態における固体撮像装置の全体構成は図１と同様であるから、説明を省略する。図７は、本実施形態例の固体撮像装置３０の要部の断面構成図である。図７において、図２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。
図７に示すように、本実施形態例の固体撮像装置３０では、電荷蓄積領域３１の転送ゲート電極２６側の端部が、第１暗電流抑制領域２１と転送補助領域２２の端部に合わせて形成されている。
【００８３】
［２−２  製造方法］
以下に、本実施形態例の固体撮像装置３０の製造方法について説明する。図８は、本実施形態例の固体撮像装置３０の製造方法を示した工程図である。
【００８４】
まず、図８Ａに示すように、第１の実施形態と同様にしてｎ型半導体領域からなる電荷蓄積領域３１を形成する。その後、図８Ｂに示すように、電荷蓄積領域３１の形成時に用いたフォトレジストマスク２７を用いて、基板１２の所望の深さにｐ型の不純物をイオン注入することにより、転送補助領域２２を形成する。
【００８５】
続けて、図８Ｃに示すように、フォトレジストマスク２７を用い、転送補助領域２２を構成する不純物濃度よりも濃い濃度でｐ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面から転送補助領域２２に達する深さに第１暗電流抑制領域２１を形成する。
その後、第１の実施形態における図４Ｆ〜図５Ｈと同様の工程で、本実施形態例の固体撮像装置３０を形成することができる。
【００８６】
本実施形態例では、電荷蓄積領域３１、転送補助領域２２、第１暗電流抑制領域２１を全て同じフォトレジストマスク２７を用いて形成することができる。これにより、工程数の削減が図られる。また、電荷蓄積領域３１、転送補助領域２２、第１暗電流抑制領域２１の形成位置の合わせずれがなくなるため、合わせずれが大きいことに起因して転送ゲート電極２６下のピニングが弱くなってしまうのを防ぐことができる。
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。
【００８７】
〈３．第３の実施形態：固体撮像装置〉
［３−１  要部の構成］
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。本実施形態における固体撮像装置の全体構成は図１と同様であるから、説明を省略する。図９は、本実施形態例の固体撮像装置３４の要部の断面構成図である。図９において、図２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。
図９に示すように、本実施形態例の固体撮像装置３４は、第２暗電流抑制領域３５の形成領域が、第１の実施形態に係る固体撮像装置１とは異なる構成とされ、第２暗電流抑制領域３５は、サイドウォール２５下にオーバーラップしないで形成されている。
【００８８】
［３−２  製造方法］
以下に、本実施形態例の固体撮像装置３４の製造方法について説明する。図１０Ａ〜Ｃは、本実施形態例の固体撮像装置３４の製造方法を示した工程図である。転送ゲート電極２６を形成するまでの工程は、第１の実施形態の図３Ａ〜図４Ｆの工程と同様であるから、図示を省略し、重複説明を省略する。
【００８９】
転送ゲート電極２６を形成した後、図１０Ａに示すように転送ゲート電極２６の側面にサイドウォール２５を形成する。その後、転送ゲート電極２６及びサイドウォール２５下以外のゲート絶縁膜２４を除去する。
【００９０】
次に、図１０Ｂに示すように、フォトダイオードＰＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスク３２を形成する。ここで、フォトレジストマスク３２は、フォトダイオードＰＤが形成される側のサイドウォール２５端部を被覆しない開口を有するように形成されている。そして、そのフォトレジストマスク３２を介してｐ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面から転送補助領域２２に達しない深さに、ｐ型半導体領域（ｐ＋＋）からなる第２暗電流抑制領域３５を形成する。この第２暗電流抑制領域３５は、第１暗電流抑制領域２１のドーズ量よりも高いドーズ量で形成することにより第１暗電流抑制領域２１よりも不純物濃度を高く構成する。そして、この第２暗電流抑制領域３５は、転送ゲート電極２６側において、サイドウォール２５をマスクにセルフアラインで形成される。
【００９１】
次に、フォトレジストマスク３２を除去し、図１０Ｃに示すように、フローティングディフュージョン領域ＦＤを形成する。フローティングディフュージョン領域ＦＤは、図示を省略するが、フローティングディフュージョン領域ＦＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスクを介してｎ型の不純物をイオン注入することによって形成する。この場合にも、フローティングディフュージョン領域ＦＤは、転送ゲート電極２６側において、サイドウォール２５をマスクにセルフアラインで形成される。
【００９２】
その後、一般的な固体撮像装置の製造方法と同様にして、図２に示す配線層１４、カラーフィルタ層１７、平坦化膜１８、オンチップレンズ１９を形成することにより本実施形態例の固体撮像装置３４が完成する。
【００９３】
本実施形態例の固体撮像装置３４では、転送ゲート電極２６の際まで高濃度のｐ型半導体領域からなる第２暗電流抑制領域３５が形成されないため、転送不良が改善される。また、転送ゲート電極２６の下には、第２暗電流抑制領域３５の不純物濃度よりも低い濃度ではあるものの、ｐ型半導体領域からなる第１暗電流抑制領域２１が形成されている。このため、サイドウォール２５、及び転送ゲート電極２６下におけるピニングの効果も得ることができる。
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。
【００９４】
〈４．第４の実施形態：固体撮像装置〉
［４−１  要部の構成］
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。本実施形態における固体撮像装置の全体構成は図１と同様であるから、説明を省略する。図１１は、本実施形態例の固体撮像装置３７の要部の断面構成図である。図１１において、図２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。
図１１に示すように、本実施形態例の固体撮像装置３７は、第２暗電流抑制領域３５の形成領域が第２の実施形態に係る固体撮像装置３０と異なり、第２暗電流抑制領域３５は、サイドウォール２５下にオーバーラップしないで形成されている。
【００９５】
［４−２  製造方法］
以下に、本実施形態例の固体撮像装置３７の製造方法について説明する。図１２Ａ〜図１２Ｃは、本実施形態例の固体撮像装置３７の製造方法を示した工程図である。転送ゲート電極２６を形成するまでの工程は、第２の実施形態と同様であるから、図示を省略し、重複説明を省略する。
【００９６】
転送ゲート電極２６を形成した後、図１２Ａに示すように転送ゲート電極２６の側面にサイドウォール２５を形成する。その後、転送ゲート電極２６及びサイドウォール２５下以外のゲート絶縁膜２４を除去する。
【００９７】
次に、図１２Ｂに示すように、フォトダイオードＰＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスク３８を形成する。ここで、フォトレジストマスク３８は、フォトダイオードＰＤが形成される側のサイドウォール２５端部を被覆しない開口を有するように形成されている。そして、そのフォトレジストマスク３８を介してｐ型の不純物をイオン注入することにより、基板１２の表面から転送補助領域２２に達しない深さにｐ型半導体領域（ｐ＋＋）からなる第２暗電流抑制領域３５を形成する。この第２暗電流抑制領域３５は、第１暗電流抑制領域２１のドーズ量よりも高いドーズ量で形成することにより第１暗電流抑制領域２１よりも不純物濃度を高く構成する。そして、この第２暗電流抑制領域３５は、転送ゲート電極２６側において、サイドウォール２５をマスクにセルフアラインで形成される。
【００９８】
次に、フォトレジストマスク３８を除去し、図１２Ｃに示すように、フローティングディフュージョン領域ＦＤを形成する。フローティングディフュージョン領域ＦＤは、図示を省略するが、フローティングディフュージョン領域ＦＤが形成される領域が開口されたフォトレジストマスクを介してｎ型の不純物をイオン注入することによって形成する。この場合にも、フローティングディフュージョン領域ＦＤは、転送ゲート電極２６側において、サイドウォール２５をマスクにセルフアラインで形成される。
【００９９】
その後、一般的な固体撮像装置の製造方法と同様にして、図２に示す配線層１４、カラーフィルタ層１７、平坦化膜１８、オンチップレンズ１９を形成することにより本実施形態例の固体撮像装置３７が完成する。
【０１００】
その後、一般的な固体撮像装置の製造方法と同様にして配線層、カラーフィルタ層、平坦化膜、オンチップレンズを形成することにより本実施形態例の固体撮像装置が完成する。
本実施形態例においても第２及び第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
〈５．第５の実施形態：裏面照射型の固体撮像装置〉
次に、本発明の第５の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態例では、裏面照射型の固体撮像装置に本開示の構成を適用した場合について説明する。図１３は、本実施形態例の固体撮像装置４１の要部の断面構成である。図１３において、図２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。
【０１０２】
図１３に示すように、本実施形態例の固体撮像装置４１では、基板１２の裏面側に、酸化膜３９を介してカラーフィルタ層１７、平坦化膜１８、オンチップレンズ１９が形成される。また、基板１２の表面側に形成された配線層１４上部に支持基板４０が貼り合わされている。そして、本実施形態例の固体撮像装置４１では、基板１２の裏面側から光が入射される構成とされている。
【０１０３】
以上のように、裏面照射型の固体撮像装置４１においても、本開示の構成を適用することができる。本実施形態例では、裏面照射型の固体撮像装置４１に、第１の実施形態に係る画素構成を適用した例としたが、第２〜第４の実施形態に係る画素構成を適用すること可能である。
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。
【０１０４】
以上の第１〜第５の実施形態に係る固体撮像装置では、負の電荷（電子）を信号電荷として用いる場合の構成を示したが、正の電荷（ホール）を信号電荷として用いる場合にも本開示は適用できる。ホールを信号電荷として用いる場合には、第１〜第５の実施形態に係る固体撮像装置において、第１導電型と第２導電型の構成を逆にし、ｐ−チャネル型の画素トランジスタを構成すればよい。また、第１〜第５の実施形態では、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置を例に説明したが、ＣＣＤ型の固体撮像装置にも適用できる。
【０１０５】
また、本開示では、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。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。
【０１０６】
さらに、本開示は、画素領域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、画素領域と、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。
【０１０７】
また、本開示は、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。
【０１０８】
〈６．第６の実施形態：電子機器〉
次に、本開示の第６の実施形態に係る電子機器について説明する。図１４は、本開示の第６の実施形態に係る電子機器２００の概略構成図である。
【０１０９】
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。本実施形態例の電子機器２００は、固体撮像装置１として上述した本開示の第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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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と転送効率の確保が図られるため、画質の向上が図られる。
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。
【０１１２】
本実施形態例においては、固体撮像装置１として、第１の実施形態における固体撮像装置１を電子機器に用いる構成としたが、前述した第２〜第５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。
【０１１３】
なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
（１）
半導体基板の上部に形成された転送ゲート電極と、
前記半導体基板の表面側から深さ方向に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第１導電型の不純物領域からなる電荷蓄積領域と、前記電荷蓄積領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第２導電型の不純物領域からなる転送補助領域と、前記転送補助領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極側の端部が前記転送補助領域の端部と同一位置となるように位置あわせして形成された第１暗電流抑制領域であって、前記転送補助領域と同導電型の不純物領域で形成され、前記転送補助領域よりも高濃度の不純物領域で構成された暗電流抑制領域と、を有して構成される光電変換部と、
を含む固体撮像装置。
（２）
前記光電変換部は、前記転送補助領域上層の前記半導体基板の最表面に形成され、前記転送ゲート電極の下に達しない領域に形成された最表面暗電流抑制領域であって、前記暗電流抑制領域と同導電型の不純物領域で形成され、前記暗電流抑制領域よりも高濃度の不純物領域で構成された最表面暗電流抑制領域を含む
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記半導体基板の表面側に、前記光電変換部から転送されてくる信号電荷が読み出される読み出し領域を備え、
前記暗電流抑制領域及び前記転送補助領域と転送ゲート電極との重なり量は、前記電荷蓄積領域と転送ゲート電極との重なり量よりも前記読み出し領域側に大きく形成されている
（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記転送ゲート電極は、側面にサイドウォールを備え、
前記最表面暗電流抑制領域は、前記サイドウォール下に重なるように形成されている
（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記電荷蓄積領域の転送ゲート電極側の端部は、前記暗電流抑制領域及び前記転送補助領域の転送ゲート電極側の端部とほぼ同じ位置とされている
（１）に記載の固体撮像装置。
（６）
半導体基板の表面側から深さ方向に第１導電型の不純物をイオン注入することにより電荷蓄積領域を形成する工程と、前記電荷蓄積領域の上層に第２導電型の不純物をイオン注入することにより転送補助領域を形成する工程と、前記転送補助領域の形成時に用いたマスクを介して、前記転送補助領域の上層に第２導電型の不純物を前記転送補助領域よりも高濃度にイオン注入することにより、暗電流抑制領域を形成する工程とからなる光電変換部を形成する工程と、
前記半導体基板上部の、前記電荷蓄積領域、前記転送補助領域、及び前記暗電流抑制領域に一部重なる領域に転送ゲート電極を形成する工程と、
を含む固体撮像装置の製造方法。
（７）
前記転送ゲート電極を形成した後、前記暗電流抑制領域より上層の前記半導体基板最表面に、第２導電型の不純物を前記暗電流抑制領域よりも高濃度にイオン注入することにより最表面暗電流抑制領域を形成する工程を有する
（６）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（８）
前記転送ゲート電極を形成した後、前記半導体基板の表面側に前記光電変換部から転送されてくる信号電荷がよみだされる読み出し領域を形成する工程を有する
（７）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（９）
前記暗電流抑制領域及び前記転送補助領域と前記転送ゲート電極との重なり量は、前記電荷蓄積領域と前記転送ゲート電極との重なり量よりも前記読み出し電極側に大きく形成されている
（８）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記最表面暗電流抑制領域は、前記転送ゲート電極をマスクとしたセルフアラインで形成する
（９）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１１）
前記転送ゲート電極の形成後、前記転送ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程を有し、
前記最表面暗電流抑制領域は、前記サイドウォールをマスクとしたセルフアラインで形成する
（１０）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１２）
前記電荷蓄積領域と、前記転送補助領域及び前記暗電流抑制領域とは同じマスクを用いたイオン注入で形成する
（６）に記載の固体撮像装置の製造方法。
（１３）
光学レンズと、
半導体基板の上部に形成された転送ゲート電極と、前記半導体基板の表面側から深さ方向に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第１導電型の不純物領域からなる電荷蓄積領域と、前記電荷蓄積領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極と一部重なるように形成された第２導電型の不純物領域からなる転送補助領域と、前記転送補助領域の上層に形成され、前記転送ゲート電極側の端部が前記転送補助領域の端部と同一位置となるように位置あわせして形成された暗電流抑制領域であって、前記転送補助領域と同導電型の不純物領域で形成され、前記転送補助領域よりも高濃度の不純物領域で構成された暗電流抑制領域と、を有して構成される光電変換部と、を備える固体撮像装置であって、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。
【符号の説明】
【０１１４】
１，３０，３４，３７，４１，１００，１０６，１０７・・・固体撮像装置、２・・・画素、３・・・画素領域、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、１０・・・水平信号線、１１，１２・・・基板、１３・・・半導体ウェル層、１４・・・配線層、１５・・・層間絶縁膜、１６・・・配線、１７・・・カラーフィルタ層、１８・・・平坦化膜、１９・・・オンチップレンズ、２０，３１，１０１，１０３・・・電荷蓄積領域、２１，１０５・・・第１暗電流抑制領域、２２・・・転送補助領域、２３，３５，１０８・・・第２暗電流抑制領域、２４・・・ゲート絶縁膜、２５・・・サイドウォール、２６・・・転送ゲート電極、２７，２８，２９，３２，３８・・・フォトレジストマスク、３９・・・酸化膜、４０・・・支持基板、１０２，１０４・・・暗電流抑制領域、２００・・・電子機器、２１０・・・光学レンズ、２１１・・・シャッタ装置、２１２・・・駆動回路、２１３・・・信号処理回路
【図１】
2013012551.tif 000003
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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