(57)【要約】【課題】本発明は、上記のような問題の解決を図るべくなされたものであって、１ゲートあたりの電荷転送距離が長い場合においても、電荷の転送効率が高い固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】転送チャネル１０２は、互いに不純物濃度が異なる第１チャネル領域と第２チャネル領域とから構成され、転送電極は、第１チャネル領域上に形成された第１転送電極１０４と、第２チャネル領域上に形成された第２転送電極１０５とを備える。転送電極の下では、第１チャネル領域は第２チャネル領域よりも転送方向の下流側に位置し、第１チャネル領域のポテンシャルは第２チャネル領域のポテンシャルよりも高く、第１チャネル領域と第２チャネル領域との境界は、転送方向に対して傾斜している。【選択図】図２
2013008713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光部が行列状に形成された半導体基板と、
前記複数の受光部の行間であって、列方向に伸びて形成された転送チャネルと、
前記転送チャネルの上であって、前記複数の受光部に１対１に対応して形成された複数の転送電極とを備え、
前記転送チャネルは、第１の不純物濃度の第１チャネル領域と第２の不純物濃度の第２チャネル領域とを備え、
前記転送電極は、前記第１チャネル領域の上に形成された第１の電極部分と前記第１の電極部分の上層に形成され、前記受光部に蓄積された電荷を前記転送チャネルへ信号電荷を読み出して転送するための信号を印加する第２の電極部分とを備え、
前記転送電極の下において、前記第１チャネル領域は前記第２チャネル領域よりも転送方向の下流側に位置し、前記第１チャネル領域のポテンシャルは前記第２チャネル領域のポテンシャルよりも高く、
前記第１チャネル領域と前記第２チャネル領域との境界は、前記転送方向に対して傾斜していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２チャネル領域の不純物は、前記第１チャネル領域の不純物と、さらにホウ素を含んでい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】
前記転送チャネルは、第３の不純物濃度の第３チャネル領域をさらに備え、
前記転送電極の下において、前記第３チャネル領域は前記第１チャネル領域よりも転送方向の下流側に位置し、前記第３チャネル領域のポテンシャルは前記第１チャネル領域のポテンシャルよりも高く、
前記第１チャネル領域と前記第３チャネル領域との境界は、前記転送方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第３チャネル領域の不純物は、前記第１チャネル領域の不純物と、さらに砒素を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板に行列状に複数の受光部を形成する工程と、
前記複数の受光部の行間に、列方向に伸び、第１の領域および第２の領域を有する転送チャネルを形成する工程と、
前記転送チャネルの前記第１の領域の上に転送電極の第１の電極部分を形成する工程と、
前記第１の電極部分をマスクとして、前記転送チャネルの前記第２の領域に不純物を注入する工程と、前記第１の電極部分の上層に形成され、前記受光部に蓄積された電荷を前記転送チャネルへ信号電荷を読み出して転送するための信号を印加する第２の電極部分を形成する工程とを備え、
前記転送電極の下において、前記第１の領域は前記第２の領域よりも転送方向の下流側に位置し、前記第１の領域のポテンシャルは前記第２の領域のポテンシャルよりも高く、
前記第１の領域と前記第２の領域との境界は、前記転送方向に対して傾斜していることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の電極部分を形成する工程において、前記第１の電極部分と前記第２の電極部分の両方をエッチングすることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記転送チャネルは、さらに第３の領域を有し、
前記第１の電極部分を形成する工程の後であって、前記第２の電極部分を形成する工程の前に、
前記第１の電極部分およびレジストを２重のマスクとして、前記転送チャネルの前記第３の領域に不純物を注入する工程をさらに備え、
前記転送電極の下において、前記第３の領域は前記第１の領域よりも転送方向の下流側に位置し、前記第３の領域のポテンシャルは前記第１の領域のポテンシャルよりも高く、
前記第１の領域と前記第３の領域との境界は、前記転送方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項５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、固体撮像装置およびその製造方法に関し、特にインターラインＣＣＤ（電荷結合素子）  型の固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から固体撮像装置、例えばインターラインＣＣＤ型の固体撮像装置はビデオカメラやデジタルカメラに広く採用されている。このインターラインＣＣＤ型の固体撮像装置は複数の光電変換素子（フォトダイオード）と半導体基板に形成された電荷転送領域を含む垂直転送ＣＣＤを一列ごとに交互に配置し、各垂直転送ＣＣＤ列の端部を水平転送ＣＣＤに接続した構成を有している。また水平転送ＣＣＤはアンプ部に接続されている。
【０００３】
図９は特許文献１が開示するＣＣＤ構造と同一概念を有する、１画素を中心とする領域のレイアウト図である。図９が示す画素では、１画素内に１個の受光部（フォトダイオード）７０１とそれを取り囲むような形状を有し、Ｘ方向に延伸形成された垂直転送電極７０３が垂直転送チャネル７０２の上に設けられている。垂直転送電極７０３をこのような構成とすることにより、図１０に示すような一つの受光部８０１あたりに２本分の垂直転送電極８０３ａ，８０３ｂを用いて垂直転送チャネル８０２に信号電荷を読み出すことと等価となり、図１０に示す画素と比較して約２倍の信号電荷を読み出すことができるようになる。すなわち転送時の飽和電荷量の増大を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−９７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図９に示すような１画素内に１本の垂直転送電極７０３を有する固体撮像装置においては、図１０に示す１画素内に２本の垂直転送電極８０３ａ，８０３ｂを有する固体撮像装置に対して、１ゲートあたりの電荷転送距離が長いため電荷の転送効率が低下し、縦筋が発生するなど、画質が低下しやすい。
また、図１１（ａ）に示すように、ポテンシャル傾斜をつけるために、垂直転送チャネル９０２の延伸方向に対して斜めに不純物が分布できるようにレジスト膜９１３を形成した場合、微細加工のため、垂直転送電極９０３とレジスト膜９１３の形状が精度良く得られず、転送効率の改善が得られないと課題がある。即ち、設計での狙いとするレジスト膜９１２に対して、実際に得られるレジスト膜９１３の形状に係る精度を高くすることが困難である。
【０００６】
また、図１１（ｂ）に示すように転送電極とポテンシャル傾斜をつけるために、垂直転送チャネル９０２に対して導入する不純物を注入するためのレジスト膜９５３の位置関係がばらつきにより変動するため、転送効率の改善が得られない課題がある。即ち、設計での狙いとするレジスト膜９５２に対して、実際に得られるレジスト膜９５３の位置に係る精度を高くすることが困難である。
【０００７】
本発明は、上記のような問題の解決を図るべくなされたものであって、１ゲートあたりの電荷転送距離が長い場合においても、電荷の転送効率が高い固体撮像装置およびその製造方法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】
【０００８】
本第一の発明の固体撮像装置は、複数の受光部が行列状に形成された半導体基板と、複数の受光部の行間であって、列方向に伸びて形成された垂直転送チャネルと、垂直転送チャネルの上であって、複数の受光部に１対１に対応して形成された複数の転送電極とを備え、垂直転送チャネルは、第１の不純物濃度の第１の領域（第１チャネル領域）と第２の不純物濃度の第２の領域（第２チャネル領域）とを備え、転送電極は、第１チャネル領域の上に形成された第１の転送電極と前記第１の転送電極の上層に形成され、前記受光部に蓄積された電荷を前記転送チャネルへ読み出して転送するための信号を印加する第２の転送電極を備え、第１チャネル領域は第２チャネル領域よりも転送方向の下流側に位置し、第１チャネル領域のポテンシャルは第２チャネル領域のポテンシャルよりも高く、第１チャネル領域と第２チャネル領域との境界は、転送方向に対して傾斜していることを特徴とする固体撮像装置である。
【０００９】
かかる構成により、転送チャネルに濃度が異なる複数の不純物領域を傾斜状に形成し、電荷の転送効率を向上させることができる。
また、本第二の発明の固体撮像装置は、第一の発明に対して、第２チャネル領域の不純物は、第１チャネル領域の不純物と、さらにホウ素を含んでいることを特徴とする固体撮像装置である。かかる構成により、追加の不純物であるホウ素の量によって、ポテンシャルの差を調整することできることができる。
【００１０】
また、本第三の発明の固体撮像装置は、第一または二の発明に対して、転送チャネルは、第１チャネル領域、第２チャネル領域に加えて、第３の不純物濃度の第３の領域（第３チャネル領域）をさらに備え、第３チャネル領域は第１チャネル領域よりも電荷転送方向において下流側に位置し、第３チャネル領域のポテンシャルは第１チャネル領域のポテンシャルよりも高く、第１チャネル領域と第３チャネル領域との境界は、転送方向に対して傾斜していることを特徴とする固体撮像装置である。
【００１１】
かかる構成により、転送チャネルに濃度が異なる３つの不純物領域を傾斜状に形成することで、ポテンシャルを段階的に変化させることができるため、電荷の転送効率を向上させることができる。
また、本第四の発明の固体撮像装置は、第一〜三のいずれかの発明に対して、第３チャネル領域の不純物は、第１チャネル領域の不純物と、さらに砒素を含んでいることを特徴とする固体撮像装置である。かかる構成により、追加の不純物である砒素の量によって、ポテンシャルの差を調整することできることができる。
【００１２】
また、本第五の発明の本固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に行列状に複数の受光部を形成する工程と、複数の受光部の行間に、列方向に伸び、第１の領域および第２の領域を有する垂直転送チャネルを形成する工程と、転送チャネル内の第１の領域上に第１の転送電極を形成する（第１の転送電極の下が第１チャネル領域となる。）工程と、第１の転送電極をマスクとして、転送チャネル内の第２の領域に不純物を自己整合的に注入する（不純物の注入により、第２の領域が第２チャネル領域となる。）工程と、転送チャネルの上に第２の転送電極を形成する工程とを備え、第１の領域は第２の領域よりも転送方向の下流側に位置し、第１の領域のポテンシャルは第２の領域のポテンシャルよりも高く、第１の領域と第２の領域との境界は転送方向に対して傾斜していることを特徴とする固体撮像装置の製造方法である。かかる構成により、第１の電極部分をマスクとして不純物を注入することができるため、第１の領域と第２の領域の境界を精度良く形成できることができる。
【００１３】
また、本第六の発明の固体撮像装置の製造方法は、第五の発明に対して、第２の転送電極を形成する工程において、第１の転送電極と第２の転送電極の両方を同時にエッチングして形成する。かかる構成により、第１の転送電極と第２の転送電極の合わせズレを防止することができる。
また、本第七の発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に行列状に複数の受光部を形成する工程と、複数の受光部の行間に、列方向に延び、第１の領域、第２の領域および第３の領域を有する垂直転送チャネルを形成する工程と、転送チャネル内の第１の領域上に第１の転送電極を形成する工程と、第１の転送電極とレジストを二重のマスクとして転送チャネルの第２の領域に、不純物を注入する工程とを備え、レジストを除去し、第１の転送電極およびレジストを２重のマスクとして、転送チャネルの第３の領域に不純物を注入する（不純物注入により、第３の領域が第３チャネル領域となる。）工程をさらに備え、第２の領域は、第１の領域よりも転送方向の上流側に位置し、第２の領域のポテンシャルは、第１の領域のポテンシャルよりも低く、第３の領域は第１の領域よりも転送方向の下流側に位置し、第３の領域のポテンシャルは第１の領域のポテンシャルよりも高く、第１の領域と第３の領域との境界は、転送方向に対して傾斜させることができる。
【００１４】
かかる構成により、第１の電極部分をマスクとし、第１の領域と第３の領域の境界を精度良く形成できることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による固体撮像装置およびその製造方法によれば、１ゲートあたりの電荷転送距離が長い場合においても、転送チャネルに濃度が異なる複数の不純物領域を傾斜状にかつ精度良く形成することができるため、電荷の転送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１の概略構成を示す模式ブロック図である。
【図２】固体撮像装置１における撮像領域１００の一部構成を示す模式平面レイアウト図である。
【図３】固体撮像装置１における撮像領域１００の構成の内、垂直転送チャネル１０２の構成を示す模式平面レイアウト図である。
【図４】（ａ）は、図１のＡ−Ａ’断面を示す模式断面図であり、（ｂ）は、転送電極１０３，１０５に対してミドルレベルの信号を印加した状態での模式ポテンシャル構成図であり、（ｃ）は、転送電極１０３，１０５に対してローレベルの信号を印加した状態での模式ポテンシャル構成図である。
【図５】（ａ）は、比較例に係る垂直転送チャネルの構成を示す断面図であり、（ｂ）は、転送電極７０３に対してミドルレベルの信号を印加した状態でのポテンシャル構成図であり、（ｃ）は、転送電極７０３に対してローレベルの信号を印加した状態でのポテンシャル構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置における撮像領域の一部構成を示す模式平面レイアウト図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置における撮像領域の構成の内、垂直転送チャネル４０２の構成を示す模式平面レイアウト図である。
【図８】（ａ）は、図６のＣ−Ｃ’断面を示す模式断面図であり、（ｂ）は、転送電極４０３，４０５に対してミドルレベルの信号を印加した状態での模式ポテンシャル構成図であり、（ｃ）は、転送電極４０３，４０５に対してローレベルの信号を印加した状態での模式ポテンシャル構成図である。
【図９】従来技術に係る固体撮像装置における撮像領域の一部構成を示す平面レイアウト図である。
【図１０】従来技術に係る固体撮像装置における撮像領域の一部構成を示す平面レイアウト図である。
【図１１】不純物注入のために形成されたレジスト膜の状態を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施形態においてはインターラインＣＣＤ型固体撮像装置を例にとる。
１．全体構成
図１はインターラインＣＣＤ型の固体撮像装置１の概略構成を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、固体撮像装置１には撮像領域１００が設けられており、入射光を光電変換し信号電荷を生成するためのフォトダイオード（光電変換部）１０１、フォトダイオード１０１で生成された信号電荷を垂直方向（Ｙ軸方向）に転送するための垂直転送領域（垂直電荷転送領域）１２１、垂直転送領域１２１によって転送されてきた信号電荷を水平方向に転送するための水平転送領域（水平電荷転送領域）１２２、送られてきた信号電荷を電気信号として出力する出力アンプ１２３と、を有してなる。
【００１９】
複数個のフォトダイオード１０１は半導体基板の表面部にマトリックス状に配列され、フォトダイオード１０１の各列間にその列が延びる方向（Ｙ軸方向）に沿って平行に垂直転送領域１２１が配置されている。図１には垂直転送電極配線は記載していないが、複数の垂直転送電極配線のそれぞれは撮像領域１００の右端領域から左端領域まで水平方向、すなわち複数のフォトダイオード１０１からなる行が延びる方向（Ｘ軸方向）に沿って平行に延びている。また水平転送領域１２２で転送されてきた信号電荷は出力アンプ１２３を介して電気信号として出力される。以降、フォトダイオード１０１の配列の１列が延びる方向（Ｙ軸方向）を垂直方向、フォトダイオード１０１の１行が延びる方向（Ｘ軸方向）を水平方向ということにして説明する。
【００２０】
２．撮像領域１００
図２は本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１の１画素とその周囲に配置された他の画素の一部分までを表示する模式平面レイアウト図である。図３は、模式的に垂直転送電極を除去し、垂直転送チャネルの構成を示す模式平面図である。また、図４（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。まず、図２および図４（ａ）により、固体撮像装置１の平面構成およびＡ−Ａ’線方向の断面構成および製造方法を説明する。なお、第２転送電極が垂直転送電極となる。
【００２１】
図２に示すように、本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置１は、半導体基板に形成されたフォトダイオード（受光部）１０１、垂直転送チャネル１０２、第１転送電極１０３、第２転送電極１０５を備える。第２転送電極１０５には、コンタクトプラグ１１０が形成されている。そして、図３に示すように、垂直転送チャネル１０２は、第１チャネル領域１０４、第２チャネル領域１０６を備える。
【００２２】
また、図４（ａ）に示すように、固体撮像装置１においては、例えばＮ型の半導体基板１０７にＰ型のウエル１０８が形成されているが、このＰ型のウエル１０８はＮ型シリコン基板（半導体基板）１０７に熱拡散やイオン注入により形成されてもよいし、エピタキシャル成長にて形成されたエピタキシャル層であってもよい。本発明の実施形態ではＰ型のウエル１０８が半導体基板に熱拡散やイオン注入により形成されたものであるか、エピタキシャル層からなるかに係らず半導体層と見なすことができる。Ｐ型のウエル１０８にはＮ型不純物層である垂直転送チャネル１０２が形成され、受光部（フォトダイオード）１０１で光電変換され、蓄積された電荷を垂直転送チャネル１０２に読み出し、水平転送チャネルへ電荷転送を行うことができる。
【００２３】
垂直転送チャネル１０２は例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の幅で形成されている。また、第１転送電極１０３はＮ型の半導体基板１０７の表層側の界面を覆う絶縁膜１０９を介して形成される。
絶縁膜１０９は、シリコン酸化膜（例えば酸化シリコン）であり、絶縁膜１０９の厚みは、５ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、更に４０ｎｍ程度がより好ましい。
【００２４】
また、第１転送電極１０３の材料としては例えばポリシリコンなど加工に容易な材料が好ましく、厚みは例えば５０ｎｍ〜２５０ｎｍが好ましい。ここで、図２に示すように、第１転送電極１０３は垂直転送チャネル１０２を斜めに横切るように形成される。また、図２および図４（ａ）に示すように、第１転送電極１０３が上層に形成されておらず、第１チャネル領域１０４よりも転送方向（図２における「電荷の流れ」を示す矢印の方向）に対して上流側に位置する、第２の領域に対して、第１転送電極１０３をマスクとして、例えばボロン（Ｂ）の不純物をイオン注入により垂直転送チャネル１０２内に注入し、第２チャネル領域１０６を形成する。これにより、第１チャネル領域１０４のポテンシャルを第２チャネル領域１０６に対して、高くすることができる。
【００２５】
このように垂直転送チャネル１０２を横切るように形成された第１転送電極１０３をマスクとしてイオン注入することにより、不純物を垂直転送チャネル１０２に沿って斜めに不純物が分布するため、ポテンシャルの傾斜をつけやすく、電荷転送効率を改善することができる。
また、第１転送電極１０３の上層にフォトダイオード（受光部）１０１のフォトダイオードに蓄積された電荷を垂直転送チャネル１０２へ信号電荷を読み出して転送するための信号を印加する第２転送電極１０５を形成する。
【００２６】
また、垂直転送チャネル１０２を駆動する信号は遮光膜を兼ねた配線（図示していない）から第２転送電極１０５上のコンタクトプラグ１１０を介して印加される。
また、第１転送電極１０３は、第２の領域に対する不純物注入（第２チャネル領域１０６の形成）時において、第２チャネル領域１０６を形成しようとする第２の領域上が開口されていればよく、その他領域に第１転送電極１０３を形成することもできる。
【００２７】
さらに、第２の領域への不純物注入（第２チャネル領域１０６の形成）後にそのままゲート電極の一部として活用できるため、第１チャネル領域１０４上の第１転送電極１０３は除去する必要がなく、少ない工程数で転送効率の改善が可能となる。
また、第２転送電極１０５を形成する際に、第１転送電極１０３の境界部を同時に（同じ工程において）エッチングすることが好ましい。同時に（同じ工程において）エッチングすることにより、第１転送電極１０３と第２転送電極１０５の重ね合わせ精度を高めることができる。第１転送電極１０３の幅、および第２転送電極１０５の幅はエッチング後に３００ｎｍ〜７００ｎｍが好ましい。
【００２８】
３．垂直転送チャネル１０２におけるポテンシャル構成
本実施形態における、ポテンシャル構成図を図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す。図４（ｂ）および図４（ｃ）は、電荷を右から左へ転送する際のポテンシャル分布を表している。電荷を転送する転送電極に対して、図４（ｂ）に示すミドルレベル（例えば０Ｖ）から、図４（ｃ）に示すローレベル（例えば−６Ｖ）を印加して駆動させることで、転送電極直下の電荷を該当電極の左側の転送電極直下まで転送することができる。その際、第１転送電極１０３は垂直転送チャネル１０２を斜めに横切るように形成されており（図２を参照）、第２  の領域に対して、第１転送電極１０３をマスクとして、例えばボロンの不純物をイオン注入により垂直転送チャネル１０２に打ち込まれることにより第２チャネル領域１０６が形成されており、ポテンシャルが転送電極直下を一定の割合で変動するため、電荷の転送効率を高めることができる。
【００２９】
このようにポテンシャル傾斜を構成しない比較例に係る構成、即ち、図５（ａ）に示すように、の場合、図  ３半導体基板７０７上にウェル７０８が形成され、その上に垂直転送チャネル７０２、絶縁膜７０９、および単層の垂直転送電極７０３が順に形成されてなる構成の場合には、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すようなポテンシャルとなる。
図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、比較例に係る構成の場合には、電荷を転送する転送電極に対して、図５（ｂ）に示すミドルレベル（例えば０Ｖ）から、図５（ｃ）に示すローレベル（例えば−６Ｖ）を印加して駆動させたときに、電極直下の電荷を転送しきれず、転送残りが発生し、画質が大きく低下する。
【００３０】
一方、本実施の形態に係る固体撮像装置１では、電荷の転送効率を向上させることができるため、電荷の高速転送が可能となるため、動画など高速撮影に有利である。
なお、第２転送電極形状については、図９のように１画素に対して１つの転送電極で構成されるものに限らず、図１０のように１画素に対して２つの転送電極で構成されるなど、複数の転送電極で構成されていてもよい。
【００３１】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置における１画素とその周囲に配置された他の画素の一部分までを表示する平面レイアウト図である。図７は、模式的に垂直転送電極を除去し、垂直転送チャネルの構成を示す模式平面図である。また、図８（ａ）は図６のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【００３２】
図６、図７および図８（ａ）により、実施の形態２に係る固体撮像装置の平面構成およびＣ−Ｃ’線方向の断面構成および製造方法について説明する。
図６に示すように、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置は、半導体基板に形成されたフォトダイオード（受光部）４０１、垂直転送チャネル４０２、第１転送電極４０３、第２転送電極４０５を備える。そして、図７に示すように、垂直転送チャネル４０２は、第１チャネル領域４０４、第２チャネル領域４０６、第３チャネル領域４１１を備える。
【００３３】
また、図８（ａ）は図６のＣ−Ｃ’線に沿う断面図であり、例えばＮ型シリコン基板などの半導体基板４０７に例えばＰ型のウエル４０８が形成されるが、このウエル４０８はＮ型シリコン基板（半導体基板）４０７に熱拡散やイオン注入により形成されてもよいし、エピタキシャル成長にて形成されたエピタキシャル層であってもよい。本発明の実施形態ではＰ型のウエル４０８が半導体基板に熱拡散やイオン注入により形成されたものであるか、エピタキシャル層からなるかに係らず半導体層と見なすことができる。
【００３４】
Ｐ型のウエル４０８にはＮ型不純物層である垂直転送チャネル４０２が形成され、フォトダイオード（受光部）４０１（図６、図７を参照）で光電変換され、蓄積された電荷を垂直転送チャネル４０２に読み出し、水平転送チャネルへ電荷転送を行うことができる。
垂直転送チャネル４０２は例えば２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の幅で形成されている。
また、第１転送電極４０３はＮ型の半導体基板４０７の表層側の界面を覆う絶縁膜４０９を介して形成されている。絶縁膜４０９は、シリコン酸化膜（例えば酸化シリコン）であり、絶縁膜４０９の厚みは、５ｎｍ〜１００ｎｍが好ましく、更に４０ｎｍ程度がより好ましい。
【００３５】
また、第１転送電極４０３の材料としては例えばポリシリコンなど加工に容易な材料が好ましく、厚みは例えば５０ｎｍ〜２５０ｎｍが好ましい。図６に示すように、第１転送電極４０３は垂直転送チャネル４０２を斜めに横切るように形成される。また、第１転送電極４０３が上層に形成されておらず、転送に対して第１転送電極４０３の上流に位置する、第２の領域に対して、第１転送電極４０３をマスクとして、例えばボロン（Ｂ）の不純物をイオン注入により垂直転送チャネル４０２内に注入し、第２チャネル領域４０６を形成する。これにより、第１転送電極４０３の下の第１チャネル領域４０４のポテンシャルを第２チャネル領域４０６に対して、高くすることができる。
【００３６】
また、このように垂直転送チャネル４０２を横切るように形成された第１転送電極４０３をマスクとしてイオン注入することにより、不純物が垂直転送チャネル４０２に沿って斜めに分布するため、ポテンシャルの傾斜をつけやすく、電荷転送効率を改善することができる。
また第１転送電極４０３は、第２の領域に対する不純物注入（第２チャネル領域４０６の形成）時において、第２の領域上（第２チャネル領域４０６を形成しようとする領域上）が開口されていればよく、その他領域に第１転送電極４０３を形成することもできる。
【００３７】
その後、第１チャネル領域４０４に対して、転送の下流側に位置する第３の領域上の第１転送電極４０３をエッチングにより除去する。この際、第１転送電極４０３は垂直転送チャネル４０２を斜めに横切るように形成される。
第１転送電極４０３が上層に形成されておらず、転送に対して第１転送電極４０３の下流に位置する、第３の領域に対して、第１転送電極４０３およびレジスト膜を２重のマスクとして、例えば砒素のＮ型不純物をイオン注入により垂直転送チャネル４０２内に打ち込む。これにより、第３の領域に第３チャネル領域４１１を形成することができ、第３チャネル領域４１１のポテンシャルを第１チャネル領域４０４に対して、高くすることができる。
【００３８】
また、このように垂直転送チャネル４０２を横切るように形成された第１転送電極４０３をマスクとしてイオン注入することにより、不純物が垂直転送チャネル４０２に沿って斜めに分布するため、ポテンシャルの傾斜をつけやすく、電荷転送効率を改善することができる。
また、第１転送電極４０３の上層にフォトダイオード（受光部）４０１に蓄積された電荷を垂直転送チャネル４０２へ信号電荷を読み出して転送するための信号を印加する第２転送電極４０５を形成する。
【００３９】
第２転送電極４０５の材料としては例えばポリシリコンで構成され、エッチングなど加工に容易な材料が好ましい。また、垂直転送チャネル４０２を駆動する信号は遮光膜を兼ねた配線（図示していない）から第２転送電極４０５上のコンタクトプラグ４１０を介して印加される。
また第１転送電極４０３は、第２の領域（第２チャネル領域４０６を形成しようとする領域）および第３の領域（第３チャネル領域４１１を形成しようとする領域）に対して不純物注入を行うためのマスクであるが、そのままゲート電極の一部として活用できるため、第１転送電極４０３は除去する必要がなく、少ない工程数で転送効率の改善が可能となる。
【００４０】
また、第２転送電極４０５を形成する際に、第１転送電極４０３の境界部を同時に（同じ工程において）エッチングすることが好ましい。同時に（同じ工程において）エッチングすることにより、第１転送電極４０３と第２転送電極４０５の重ね合わせ精度を高めることができる。
本実施形態における、ポテンシャル構成図を図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す。図８（ｂ）および図８（ｃ）では、電荷を右から左へ転送する際のポテンシャル分布を表している。
【００４１】
電荷を転送する転送電極に対して、図８（ｂ）に示すミドルレベル（例えば０Ｖ）から、図８（ｃ）に示すローレベル（例えば−６Ｖ）を印加して駆動させることで、転送電極直下の電荷を左側の転送電極直下まで転送することができる。その際、第１転送電極４０３は垂直転送チャネル４０２を斜めに横切るように形成されており、第１チャネル領域４０４に対して転送の上流に位置する、第２チャネル領域４０６に対して、第１転送電極４０３をマスクとして、例えばボロンの不純物をイオン注入により垂直転送チャネル４０２に打ち込まれており、第１チャネル領域４０４のポテンシャルが第２チャネル領域４０６よりも高くなり、さらに第２チャネル領域４０６と第１チャネル領域４０４の境界部は斜め方向へポテンシャルが分布するため第２チャネル領域４０６から第１チャネル領域４０４への転送効率を高めることができる。
【００４２】
さらに、第１チャネル領域４０４に対して転送の下流に位置する、第３チャネル領域４１１に対して、第１転送電極４０３をマスクとして、例えば砒素の不純物をイオン注入により垂直転送チャネル４０２に打ち込まれており、第３チャネル領域４１１のポテンシャルが第１チャネル領域４０４よりも高くなり、さらに第３チャネル領域４１１と第１チャネル領域４０４の境界部は斜め方向へポテンシャルが分布するため第１チャネル領域４０４から第３チャネル領域４１１への転送効率を高めることができる。
【００４３】
また、電荷の転送効率を向上させることができるため、電荷の高速転送が可能となるため、動画など高速撮影に有利である。
第２転送電極の形状については、図９のように１画素に対して１つの転送電極で構成されるものに限らず、図１０のように１画素に対して２つの転送電極で構成されるなど、複数の転送電極で構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる固体撮像装置およびその製造方法は、転送チャネルに濃度が異なる複数の不純物領域を傾斜状に形成し、転送効率を向上させるという効果を有し、固体撮像装置およびその製造方法であり、低ノイズや高速撮影を可能とするものであり、デジタルスチルカメラや、デジタルビデオカメラに有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１．固体撮像装置
１００．撮像領域
１０１，４０１．フォトダイオード
１０２，４０２．垂直転送チャネル
１０３，４０３．第１転送電極
１０４，４０４．第１チャネル領域
１０５，４０５．第２転送電極
１０６，４０６．第２チャネル領域
１０７，４０７．半導体基板
１０８，４０８．ウェル
１０９，４０９．絶縁膜
１１０，４１０．コンタクトプラグ
１２１．垂直転送領域
１２２．水平転送領域
１２３．出力アンプ
４１１．第３チャネル領域
【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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