(57)【要約】【課題】１つの実施形態は、例えば、残像の発生を抑制できる固体撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】１つの実施形態によれば、複数の画素を有する固体撮像装置が提供される。複数の画素のそれぞれは、電荷蓄積領域と電荷電圧変換領域と転送電極とを有する。転送電極は、電荷蓄積領域に蓄積された電荷を電荷電圧変換領域へ転送するためのチャネルを形成する。電荷蓄積領域は、転送電極に近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなっている。【選択図】図４
2016062914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
電荷蓄積領域と、
電荷電圧変換領域と、
前記電荷蓄積領域に蓄積された電荷を前記電荷電圧変換領域へ転送するためのチャネルを形成する転送電極と、
を有し、
前記電荷蓄積領域は、前記転送電極に近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなっている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
複数の画素を有する固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板の上に前記複数の画素のそれぞれの転送電極を形成することと、
前記複数の画素のそれぞれにおいて前記転送電極に近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように前記半導体基板に不純物を導入して電荷蓄積領域を形成することと、
を備えたことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記電荷蓄積領域の形成は、
前記電荷蓄積領域となるべき領域における第１の領域に第１の濃度で不純物を導入することと、
前記電荷蓄積領域となるべき領域における前記第１の領域より前記転送電極に近い第２の領域に前記第１の濃度より濃い第２の濃度で不純物を導入することと、
前記電荷蓄積領域となるべき領域における前記第２の領域より前記転送電極に近い第３の領域に前記第２の濃度より濃い第３の濃度で不純物を導入することと、
を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記電荷蓄積領域の形成は、
前記電荷蓄積領域となるべき領域に不純物を導入することと、
前記電荷蓄積領域となるべき領域を第４の領域と前記第４の領域より前記転送電極に近い第５の領域とに分割した場合における前記第５の領域に不純物を導入することと、
前記第５の領域を第６の領域と前記第６の領域より前記転送電極に近い第７の領域とに分割した場合における前記第７の領域に不純物を導入することと、
を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記電荷蓄積領域は、第１導電型の半導体領域であり、
前記電荷蓄積領域の形成は、
前記電荷蓄積領域となるべき領域に前記第１導電型の不純物を第４の濃度で導入することと、
前記転送電極に近づくにつれて前記第４の濃度より薄く且つ多段階的に薄くなる濃度で前記第１導電型と反対導電型の第２導電型の不純物を前記電荷蓄積領域となるべき領域に導入することと、
を含む
ことを特徴とする請求項２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】
本発明の実施形態は、固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の画素を有する固体撮像装置の各画素では、光に応じた電荷が電荷蓄積領域に蓄積され、電荷蓄積領域の電荷を転送電極により電荷電圧変換領域へ転送し、電荷電圧変換領域の電圧に応じた画素信号が信号線へ出力される。このとき、画素信号に応じて得られる画像の画質を向上するためには、一部の電荷が転送されずに電荷蓄積領域内に残ることに起因した残像の発生を抑制することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、残像の発生を抑制できる固体撮像装置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】
【０００５】
１つの実施形態によれば、複数の画素を有する固体撮像装置が提供される。複数の画素のそれぞれは、電荷蓄積領域と電荷電圧変換領域と転送電極とを有する。転送電極は、電荷蓄積領域に蓄積された電荷を電荷電圧変換領域へ転送するためのチャネルを形成する。電荷蓄積領域は、転送電極に近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなっている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の構成を示す回路図。
【図４】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の構成を示す平面図、断面図、及び不純物濃度分布図。
【図５】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の動作を示す平面図及びポテンシャル分布図。
【図６】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す平面図及び断面図。
【図７】第２の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す平面図及び断面図。
【図８】第３の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す平面図及び不純物濃度分布図。
【図９】第３の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す平面図及び断面図。
【図１０】第４の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す平面図及び断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる固体撮像装置について説明する。固体撮像装置は、例えば、図１及び図２に示す撮像システムに適用される。図１及び図２は、撮像システムの概略構成を示す図である。図１において、ＯＰは光軸を示している。
【０００９】
撮像システム１は、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであってもよいし、カメラモジュールが電子機器に適用されたもの（例えばカメラ付き携帯端末等）でもよい。撮像システム１は、図２に示すように、撮像部２及び後段処理部３を有する。撮像部２は、例えば、カメラモジュールである。撮像部２は、撮像光学系４及び固体撮像装置５を有する。後段処理部３は、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６、記憶部７、及び表示部８を有する。
【００１０】
撮像光学系４は、撮影レンズ４７、ハーフミラー４９、メカシャッタ４６、レンズ４４、プリズム４５、及びファインダー４８を有する。撮影レンズ４７は、撮影レンズ４７ａ，４７ｂ、絞り（図示せず）、及びレンズ駆動機構４７ｃを有する。絞りは、撮影レンズ４７ａと撮影レンズ４７ｂとの間に配され、撮影レンズ４７ｂへ導かれる光量を調節する。なお、図１では、撮影レンズ４７が２枚の撮影レンズ４７ａ，４７ｂを有する場合が例示的に示されているが、撮影レンズ４７は多数枚の撮影レンズを有していてもよい。
【００１１】
固体撮像装置５は、撮影レンズ４７の予定結像面に配置されている。例えば、撮影レンズ４７は、入射した光を屈折させて、ハーフミラー４９及びメカシャッタ４６経由で固体撮像装置５の撮像面へ導き、固体撮像装置５の撮像面に被写体の像を形成する。固体撮像装置５は、被写体像に応じた画像信号を生成する。
【００１２】
固体撮像装置５は、図３に示すように、イメージセンサ９０、及び信号処理回路９１を有する。図３は、固体撮像装置の回路構成を示す図である。イメージセンサ９０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであってもよいし、ＣＣＤイメージセンサであっても良い。イメージセンサ９０は、画素配列ＰＡ、垂直シフトレジスタ９３、タイミング制御部９５、相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）９６、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）９７及びラインメモリ９８を有する。
【００１３】
画素配列ＰＡでは、複数の画素Ｐが配列されている。各画素Ｐは、各画素への入射光量に応じた画像信号を生成する。生成された画像信号は、タイミング制御部９５及び垂直シフトレジスタ９３によりＣＤＳ９６側へ読み出され、ＣＤＳ９６／ＡＤＣ９７を経て画像データへ変換され、ラインメモリ９８経由で信号処理回路９１に出力される。信号処理回路９１では、信号処理が行われる。これらの信号処理された画像データは、ＩＳＰ６に出力される。
【００１４】
固体撮像装置５の各画素Ｐでは、光に応じて発生した電荷が電荷蓄積領域に蓄積され、電荷蓄積領域の電荷を転送電極により電荷電圧変換領域へ転送し、電荷電圧変換領域の電圧に応じた画素信号が信号線へ出力される。このとき、画素信号に応じて得られる画像の画質を向上するためには、一部の電荷が転送されずに電荷蓄積領域内に残ることに起因した残像の発生を抑制することが望まれる。
【００１５】
そこで、本実施形態では、固体撮像装置５の各画素Ｐにおいて、転送電極に近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように電荷蓄積領域を構成することで、電荷転送時に電荷蓄積領域内に残る電荷量を低減し残像の発生を抑制させる。
【００１６】
具体的には、固体撮像装置５では、複数の画素Ｐが１次元的に又は２次元的に配列されている。各画素Ｐは、例えば、図４に示すように構成されている。図４（ａ）は、画素Ｐの構成を示す平面図である。図４（ｂ）は、画素Ｐの構成を示す断面図であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線で切った場合の断面を示す図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）では、半導体基板ＳＢの表面ＳＢａに略垂直な方向をＺ方向とし、半導体基板ＳＢの表面ＳＢａに沿った面内で直交する２方向をＸ方向及びＹ方向として示している。図４（ｃ）は、Ｘ方向に沿った位置（Ｘ位置）に応じた電荷蓄積領域１０内の不純物濃度の分布を示す図である。
【００１７】
画素Ｐは、光電変換部ＰＤ、転送電極ＴＧ、及び電荷電圧変換領域ＦＤを備える。
【００１８】
光電変換部ＰＤは、電荷蓄積領域１０及び保護領域２０を有する。保護領域２０は、電荷蓄積領域１０を保護するように半導体基板ＳＢ内における半導体基板ＳＢの表面ＳＢａ近傍に設けられている。保護領域２０は、第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物をウェル領域６０より高い濃度で含む。Ｐ型の不純物は、例えば、ボロンである。
【００１９】
電荷蓄積領域１０は、半導体基板ＳＢ内における保護領域２０より深い位置に設けられている。電荷蓄積領域１０は、素子分離領域５０により隣接する画素Ｐの電荷蓄積領域（図示せず）から電気的に分離されている。素子分離領域５０は、第２導電型の不純物をウェル領域６０より高い濃度で含む半導体で形成されていてもよいし、シリコン酸化物等の絶縁物で形成されていてもよい。
【００２０】
電荷蓄積領域１０は、第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を、ウェル領域６０における第２導電型の不純物の濃度より濃い濃度で含む。第１導電型は、第２導電型の反対導電型である。Ｎ型の不純物は、例えば、リン又は砒素である。
【００２１】
電荷蓄積領域１０は、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型として機能するネット不純物濃度が多段階的に濃くなっている。第１導電型として機能するネット不純物濃度は、第１導電型の不純物濃度から第２導電型の不純物濃度を減算して得られる。
【００２２】
例えば電荷蓄積領域１０で蓄積すべき信号電荷が電子である場合、第１導電型はＮ型である。このとき、電荷蓄積領域１０では、図４（ｃ）に示すように、Ｘ方向に沿って転送電極ＴＧに近づくにつれて、Ｎ型として機能するネット不純物濃度が多段階的に濃くなっている。Ｎ型として機能するネット不純物濃度は、Ｎ型の不純物濃度からＰ型の不純物濃度を減算して得られる。
【００２３】
図４（ｃ）では、縦軸がＮ型として機能するネット不純物濃度（Ｎ型−Ｐ型濃度）を示し、横軸がＸ方向に沿った位置（Ｘ位置）を示している。図４（ｃ）では、電荷蓄積領域１０において、Ｘ方向に沿って転送電極ＴＧに近づくにつれてＮ型−Ｐ型濃度がＮ１→Ｎ２（＞Ｎ１）→Ｎ３（＞Ｎ２）→Ｎ４（＞Ｎ３）と変化する場合が例示されている。
【００２４】
例えば、電荷蓄積領域１０は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、複数の部分領域１１〜１４を有する。部分領域１１は、部分領域１２〜１４より転送電極ＴＧから遠くに位置にする。部分領域１１は、Ｎ型−Ｐ型濃度がＮ１となるように構成されている。すなわち、部分領域１１は、複数の部分領域１１〜１４のうち、転送電極ＴＧから最も遠くに位置し、Ｎ型−Ｐ型濃度が最も薄くなるように構成されている。
【００２５】
部分領域１２は、部分領域１１より転送電極ＴＧの近くに位置するとともに、部分領域１３，１４より転送電極ＴＧから遠くに位置にする。部分領域１２は、Ｎ型−Ｐ型濃度がＮ２（＞Ｎ１）となるように構成されている。
【００２６】
部分領域１３は、部分領域１１，１２より転送電極ＴＧの近くに位置するとともに、部分領域１４より転送電極ＴＧから遠くに位置にする。部分領域１３は、Ｎ型−Ｐ型濃度がＮ３（＞Ｎ２）となるように構成されている。
【００２７】
部分領域１４は、部分領域１１〜１３より転送電極ＴＧの近くに位置する。部分領域１４は、Ｎ型−Ｐ型濃度がＮ４（＞Ｎ３）となるように構成されている。すなわち、部分領域１４は、複数の部分領域１１〜１４のうち、転送電極ＴＧの最も近くに位置し、Ｎ型−Ｐ型濃度が最も濃くなるように構成されている。
【００２８】
光電変換部ＰＤは、例えばフォトダイオードであり、導かれた光に対してＰＮ接合領域で光電変換を行い、光の応じた電荷を発生させて例えば電荷蓄積領域１０に蓄積する。
【００２９】
転送電極ＴＧは、半導体基板ＳＢ上における光電変換部ＰＤに隣接した位置に配されている。転送電極ＴＧは、電荷蓄積領域１０及び電荷電圧変換領域ＦＤとともに転送トランジスタを構成している。この転送トランジスタは、アクティブレベルの制御信号が転送電極ＴＧに供給された際にオンすることにより、電荷蓄積領域１０に蓄積された電荷を電荷電圧変換領域ＦＤへ転送する。すなわち、転送電極ＴＧは、アクティブレベルの制御信号が供給された際に、電荷蓄積領域１０に蓄積された電荷を電荷電圧変換領域ＦＤへ転送するためのチャネルを形成する。
【００３０】
電荷電圧変換領域ＦＤは、半導体基板ＳＢのウェル領域６０内に配されている。電荷電圧変換領域ＦＤは、第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を、ウェル領域６０における第２導電型の不純物の濃度よりも高い濃度で含む。電荷電圧変換領域ＦＤは、転送トランジスタにより転送された電荷を電圧に変換する。図示しない増幅トランジスタは、その変換された電圧に応じた信号を信号線へ出力する。
【００３１】
ここで、仮に、電荷蓄積領域１０内の不純物濃度が一様であると、転送トランジスタがオフされている際における電荷蓄積領域１０内のＸ方向のポテンシャル分布は、図５（ａ）に破線で示すようになる。すなわち、最大ポテンシャル位置Ｘｐ１が電荷蓄積領域１０の中央位置Ｘｃ近傍になる。これにより、転送トランジスタがオンされた際に、図５（ｂ）に破線で示すように、電荷蓄積領域１０と転送電極ＴＧとの間の領域近傍に電位障壁Ｖｂが形成されやすい。電荷蓄積領域１０と転送電極ＴＧとの間の領域近傍に電位障壁Ｖｂが形成されると、電荷蓄積領域１０に蓄積されていた一部の電荷が転送されずに電荷蓄積領域１０内に残る。これにより、固体撮像装置５で得られた画像信号に応じた画像における残像の発生が起こり得る。
【００３２】
それに対して、本実施形態では、転送電極ＴＧに近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように電荷蓄積領域１０が構成されている。このため、転送トランジスタがオフされている際における電荷蓄積領域１０内のＸ方向のポテンシャル分布は、図５（ａ）に実線で示すように、最大ポテンシャル位置Ｘｐ２が電荷蓄積領域１０の中央位置Ｘｃより転送電極ＴＧに近い位置になる。これにより、転送トランジスタがオンされた際に、図５（ｂ）に実線で示すように、電荷蓄積領域１０と転送電極ＴＧとの間の領域近傍に電位障壁Ｖｂが形成されにくい。この結果、電荷転送時に電荷蓄積領域１０内に残る電荷量を低減でき、固体撮像装置５で得られた画像信号に応じた画像における残像の発生を抑制できる。なお、図５（ａ）は、転送トランジスタがオフされている際における画素Ｐの動作を示す平面図及びポテンシャル分布図である。図５（ｂ）は、転送トランジスタがオンされている際における画素Ｐの動作を示す平面図及びポテンシャル分布図である。
【００３３】
次に、固体撮像装置５の製造方法について図６を用いて説明する。図６（ａ）〜図６（ｄ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す平面図である。図６（ｅ）〜図６（ｈ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す工程断面図である。
【００３４】
図６（ａ）、（ｅ）に示す工程では、半導体基板ＳＢを準備する。半導体基板ＳＢは、第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を含む半導体（例えば、シリコン）で形成されている。Ｐ型の不純物は、例えば、ボロンなどである。
【００３５】
半導体基板ＳＢ内に、素子分離部５０を形成する。例えば素子分離部５０を第２導電型の不純物を含む半導体で形成する場合、イオン注入法により、第２導電型の不純物を、ウェル領域６０より高い濃度になる注入量（ドーズ量）で加速電圧（注入エネルギー）を変えながら複数回導入する。あるいは、例えば素子分離部５０を絶縁物で形成する場合、半導体基板ＳＢに溝を形成し、形成された溝に絶縁物を埋め込む。
【００３６】
また、半導体基板ＳＢ上に、転送電極ＴＧを形成する。例えば半導体基板ＳＢの表面ＳＢａの全面にゲート絶縁膜を形成後導電物質（金属又は導電性を持たせたポリシリコン）の膜を堆積し、堆積された導電物質の膜をパターニングする。これにより、転送電極ＴＧを形成する。そして、電荷電圧変換領域ＦＤとなるべき領域と転送電極ＴＧの一部とを選択的に露出するレジストパターン（図示せず）を形成する。レジストパターン及び転送電極ＴＧをマスクとして、電荷電圧変換領域ＦＤとなるべき領域に第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。これにより、電荷電圧変換領域ＦＤを形成する。
【００３７】
さらに、領域１１ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ１を形成する。領域１１ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１１（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ１は、平面視において、領域１１ａに対応した開口パターンＲＰ１ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ１は、領域１１ａを選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１１ａを除く領域、転送電極ＴＧ、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００３８】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ１をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ１をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。Ｎ型の不純物は、例えば、リン、ヒ素などである。このとき、領域１１ａのネット不純物濃度がＮ１になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００３９】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａにＮ１の濃度で不純物が導入される。すなわち、部分領域１１にＮ１の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ１を除去する。
【００４０】
図６（ｂ）、（ｆ）に示す工程では、領域１２ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ２を形成する。領域１２ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１２（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ２は、平面視において、領域１２ａに対応した開口パターンＲＰ２ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ２は、領域１２ａを選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１２ａを除く領域、転送電極ＴＧ、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００４１】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ２をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ２をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、領域１２ａのネット不純物濃度がＮ２になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００４２】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１２ａにＮ２（＞Ｎ１）の濃度で不純物が導入される。すなわち、部分領域１２にＮ２の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ２を除去する。
【００４３】
図６（ｃ）、（ｇ）に示す工程では、領域１３ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ３を形成する。領域１３ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１３（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ３は、平面視において、領域１３ａに対応した開口パターンＲＰ３ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ３は、領域１３ａを選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１３ａを除く領域、転送電極ＴＧ、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００４４】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ３をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ３をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、領域１３ａのネット不純物濃度がＮ３になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００４５】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１３ａにＮ３（＞Ｎ２）の濃度で不純物が導入される。すなわち、部分領域１３にＮ３の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ３を除去する。
【００４６】
図６（ｄ）、（ｈ）に示す工程では、領域１４ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ４を形成する。領域１４ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１４（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ４は、平面視において、領域１４ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ４ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ４は、領域１４ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１４ａを除く領域、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００４７】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ４をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ４をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、領域１４ａのネット不純物濃度がＮ４になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００４８】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１４ａにＮ４（＞Ｎ３）の濃度で不純物が導入される。すなわち、部分領域１４にＮ４の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ４を除去する。
【００４９】
そして、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａの表面を選択的に露出するレジストパターン（図示せず）を形成し、形成されたレジストパターンをマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ４をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける表面近傍の領域に注入されるような加速電圧（注入エネルギー）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【００５０】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａ内において第２導電型の不純物イオンが注入された領域が保護領域２０として形成される。保護領域２０は、半導体基板ＳＢにおける表面ＳＢａ近傍に配された半導体領域になっている。それとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａ内において第２導電型の不純物イオンが注入されなかった領域が電荷蓄積領域１０として残される。電荷蓄積領域１０は、半導体基板ＳＢにおける表面ＳＢａより深い位置に配された半導体領域になっている（図４（ｂ）参照）。
【００５１】
以上のように、第１の実施形態では、固体撮像装置５の各画素Ｐにおいて、転送電極ＴＧに近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように電荷蓄積領域１０を構成する。このため、転送トランジスタがオフされている際における電荷蓄積領域１０内のＸ方向のポテンシャル分布は、図５（ａ）に実線で示すように、最大ポテンシャル位置Ｘｐ２が電荷蓄積領域１０の中央位置Ｘｃより転送電極ＴＧに近い位置になる。これにより、転送トランジスタがオンされた際に、図５（ｂ）に実線で示すように、電荷蓄積領域１０と転送電極ＴＧとの間の領域近傍に電位障壁Ｖｂが形成されにくい。この結果、電荷転送時に電荷蓄積領域１０内に残る電荷量を低減でき、固体撮像装置５で得られた画像信号に応じた画像における残像の発生を抑制できる。
【００５２】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、転送電極ＴＧに近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入して電荷蓄積領域１０を形成する。これにより、固体撮像装置５の各画素Ｐにおいて、転送電極ＴＧに近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように電荷蓄積領域１０を構成することができる。
【００５３】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａにＮ１の濃度で不純物を導入する。電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａより転送電極ＴＧに近い領域１２ａにＮ１の濃度より濃いＮ２の濃度で不純物を導入する。電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１２ａより転送電極ＴＧに近い領域１３ａにＮ２の濃度より濃いＮ３の濃度で不純物を導入する。電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１３ａより転送電極ＴＧに近い領域１４ａにＮ３の濃度より濃いＮ４の濃度で不純物を導入する。これにより、転送電極ＴＧに近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入して電荷蓄積領域１０を形成することができる。
【００５４】
なお、固体撮像装置５の製造方法において、各工程のレジストパターンＲＰ１〜ＲＰ４の開口パターンＲＰ１ａ〜ＲＰ４ａの位置合わせのずれが生じ得るが、ずれのレベルがわずかであればポテンシャル分布に影響しない。例えば、開口パターンＲＰ１ａ，ＰＲ２ａの位置ずれにより領域１１ａと領域１２ａとの間に隙間ができても、その隙間の幅がわずかであれば領域１１ａと領域１２ａの間のポテンシャル分布は変化しない。このように、ずれのレベルがわずかであれば電荷蓄積領域１０から電荷電圧変換領域ＦＤへの電荷転送において問題のないポテンシャル分布となる。
【００５５】
また、固体撮像装置５の製造方法において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａへの不純物の導入方法はイオン注入法に限定されず他の方法を用いることができる。
【００５６】
イオン注入法に代えて固相拡散法を用いる場合、例えば、図６（ａ）、（ｅ）に示す工程において、転送電極ＴＧ及び電荷電圧変換領域ＦＤを形成した後に、半導体基板ＳＢ及び転送電極ＴＧを覆う酸化膜７０ｉ（図示せず）を堆積する。酸化膜７０ｉの表面における領域１１ａに対応した領域を選択的に露出するレジストパターンＲＰ１を形成する。レジストパターンＲＰ１をマスクとしてドライエッチングにより酸化膜７０ｉを加工して開口パターンＲＰ１ａに対応した開口パターン７０ａを酸化膜７０に形成する。これにより、酸化膜７０は、領域１１ａを選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１１ａを除く領域、転送電極ＴＧ、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。そして、イオン注入を行う代わりに、固相拡散法を行う。すなわち、ＣＶＤ法により、第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を含む膜を酸化膜７０の開口パターン７０ａに埋め込む。半導体基板ＳＢを加熱し、その膜に含まれた第１導電型の不純物を領域１１ａに拡散させる。このとき、領域１１ａのネット不純物濃度がＮ１になるように、膜に含ませる不純物の濃度や加熱温度を調整する。これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａにＮ１の濃度で不純物が導入される。その後、酸化膜７０を除去する。同様にして、他の工程についても固相拡散法を用いることができる。
【００５７】
イオン注入法に代えて気相拡散法を用いる場合、例えば、図６（ａ）、（ｅ）に示す工程において、転送電極ＴＧ及び電荷電圧変換領域ＦＤを形成した後に、半導体基板ＳＢ及び転送電極ＴＧを覆う酸化膜７０ｉ（図示せず）を堆積する。酸化膜７０ｉの表面における領域１１ａに対応した領域を選択的に露出するレジストパターンＲＰ１を形成する。レジストパターンＲＰ１をマスクとしてドライエッチングにより酸化膜７０ｉを加工して開口パターンＲＰ１ａに対応した開口パターン７０ａを酸化膜７０に形成する。これにより、酸化膜７０は、領域１１ａを選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１１ａを除く領域、転送電極ＴＧ、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。そして、イオン注入を行う代わりに、気相拡散法を行う。すなわち、第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を含む不純物ガスを半導体基板ＳＢに供給する。この状態で半導体基板ＳＢを加熱し、不純物ガスに含まれた第１導電型の不純物を領域１１ａに拡散させる。このとき、領域１１ａのネット不純物濃度がＮ１になるように、不純物ガスの供給量や加熱温度を調整する。これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａにＮ１の濃度で不純物が導入される。その後、酸化膜７０を除去する。同様にして、他の工程についても気相拡散法を用いることができる。
【００５８】
また、第１の実施形態では第１導電型がＮ型で第２導電型がＰ型の場合を例示しているが、電荷蓄積領域１０で蓄積すべき信号電荷がホールである場合、第１導電型がＰ型で第２導電型がＮ型であってもよい。
【００５９】
なお、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型の不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入できれば、不純物の導入の順番は、図６に示したものに限定されず、入れ替えることができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる固体撮像装置５について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６１】
第１の実施形態では、電荷蓄積領域１０の各部分領域１１〜１４毎に不純物を導入しているが、第２の実施形態では、電荷蓄積領域１０の全体にベースとなる不純物を導入した後に段階的に領域を狭めながら追加の不純物を導入していく。
【００６２】
具体的には、図７に示すように、次の点で第１の実施形態と異なる工程が行われる。図７（ａ）〜図７（ｄ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す平面図である。図７（ｅ）〜図７（ｈ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す工程断面図である。
【００６３】
図７（ａ）、（ｅ）に示す工程では、図６（ａ）、（ｅ）に示す工程と同様にして転送電極ＴＧ及び電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０をそれぞれ形成する。
【００６４】
そして、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ５を形成する。レジストパターンＲＰ５は、平面視において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ５ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ５は、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００６５】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ５をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ５をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのネット不純物濃度がＮ１になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００６６】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにＮ１の濃度で不純物が導入される。すなわち、部分領域１１〜１４（図４（ｂ）参照）にＮ１の濃度で不純物が導入される。その後、レジストパターンＲＰ５を除去する。
【００６７】
図７（ｂ）、（ｆ）に示す工程では、領域１６ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ６を形成する。領域１６ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａを領域１１ａと領域１１ａより転送電極ＴＧに近い領域１６ａとに分割した場合における領域１６ａである。領域１６ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１２〜１４（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ６は、平面視において、領域１６ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ６ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ６は、領域１６ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１６ａを除く領域、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００６８】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ６をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ６をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、領域１６ａに追加される不純物濃度がΔＮ１２（図４（ｃ）参照）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００６９】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１６ａにΔＮ１２（＝Ｎ２−Ｎ１）の濃度で不純物が追加的に導入される。すなわち、部分領域１２〜１４にＮ２の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ６を除去する。
【００７０】
図７（ｃ）、（ｇ）に示す工程では、領域１７ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ７を形成する。領域１７ａは、領域１６ａを領域１２ａと領域１２ａより転送電極ＴＧに近い領域１７ａとに分割した場合における領域１７ａである。領域１７ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１３，１４（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ７は、平面視において、領域１７ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ７ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ７は、領域１７ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１７ａを除く領域、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００７１】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ７をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ７をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、領域１７ａに追加される不純物濃度がΔＮ２３（図４（ｃ）参照）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００７２】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１７ａにΔＮ２３（＝Ｎ３−Ｎ２）の濃度で不純物が追加的に導入される。すなわち、部分領域１３，１４にＮ３の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ７を除去する。
【００７３】
図７（ｄ）、（ｈ）に示す工程では、領域１４ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ４を形成する。領域１４ａは、領域１７ａを領域１３ａと領域１３ａより転送電極ＴＧに近い領域１４ａとに分割した場合における領域１４ａである。領域１４ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１４（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ８は、平面視において、領域１４ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ４ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ４は、領域１４ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのうち領域１４ａを除く領域、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００７４】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ４をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ４をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、領域１４ａに追加される不純物濃度がΔＮ３４（図４（ｃ）参照）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００７５】
これにより、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１４ａにΔＮ３４（＝Ｎ４−Ｎ３）の濃度で不純物が追加的に導入される。すなわち、部分領域１４にＮ４の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、（ｃ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ４を除去する。
【００７６】
その後、図６（ｄ）、（ｈ）に示す工程と同様にして、保護領域２０を形成し電荷蓄積領域１０を残す。
【００７７】
以上のように、第２の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａに不純物を導入する。そして、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａを領域１１ａと領域１１ａより転送電極ＴＧに近い領域１６ａとに分割した場合における領域１６ａに不純物を追加的に導入する。領域１６ａを領域１２ａと領域１２ａより転送電極ＴＧに近い領域１７ａとに分割した場合における領域１７ａに不純物を追加的に導入する。領域１７ａを領域１３ａと領域１３ａより転送電極ＴＧに近い領域１４ａとに分割した場合における領域１４ａに不純物を追加的に導入する。これにより、転送電極ＴＧに近づくにつれて不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入して電荷蓄積領域１０を形成することができる。
【００７８】
また、第２の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、各工程で不純物が導入される領域が互いに重なっているので、レジストパターンの開口パターンの位置合わせのずれによりＸ位置における領域１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの幅が不均一になる。しかしずれのレベルがわずかであればポテンシャル分布に影響しない。
【００７９】
なお、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型の不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入できれば、ベースとなる不純物の導入と追加の不純物の導入との順番は、図７に示したものに限定されず、入れ替えることができる。
【００８０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態にかかる固体撮像装置５について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８１】
第１の実施形態では、電荷蓄積領域１０の各部分領域１１〜１４毎に不純物を導入しているが、第３の実施形態では、電荷蓄積領域１０の全体にベースとなる不純物を導入した後に各部分領域１１〜１３毎に反対導電型の不純物で打ち消していく。
【００８２】
具体的には、図８、図９に示すように、次の点で第１の実施形態と異なる工程が行われる。図８（ａ）は、画素Ｐの構成を示す平面図である。図８（ｂ）、（ｃ）は、Ｘ方向に沿った位置（Ｘ位置）に応じた導入すべき不純物濃度の分布を示す図である。図８（ｄ）は、Ｘ方向に沿った位置（Ｘ位置）に応じた電荷蓄積領域１０内の不純物濃度の分布を示す図である。図９（ａ）〜図９（ｄ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す平面図である。図９（ｅ）〜図９（ｈ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す工程断面図である。
【００８３】
図９（ａ）、（ｅ）に示す工程では、図６（ａ）、（ｅ）に示す工程と同様にして転送電極ＴＧ及び電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０をそれぞれ形成する。
【００８４】
そして、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ５を形成する。レジストパターンＲＰ５は、平面視において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ５ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ５は、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【００８５】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ５をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ５をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのネット不純物濃度がＮ４になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【００８６】
これにより、ベースとなる不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにＮ４の濃度で導入される。すなわち、部分領域１４（図４（ｂ）参照）にＮ４の濃度で不純物が導入される。その後、レジストパターンＲＰ５を除去する。
【００８７】
図９（ｂ）、（ｆ）に示す工程では、領域１１ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ１を形成する。レジストパターンＲＰ１は、平面視において、領域１１ａに対応した開口パターンＲＰ１ａを有している。
【００８８】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ１をマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ１をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入することで、領域１１ａにおける第１導電型の不純物を打ち消す。このとき、領域１１ａのネット不純物濃度がＮ１になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。すなわち、領域１１ａに導入される不純物濃度がＰ１（＝Ｎ４−Ｎ１）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【００８９】
これにより、打ち消す不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａにＰ１の濃度で導入される。すなわち、部分領域１１にＮ１（＝Ｎ４−Ｐ１）の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ１を除去する。
【００９０】
図９（ｃ）、（ｇ）に示す工程では、領域１２ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ２を形成する。レジストパターンＲＰ２は、平面視において、領域１２ａに対応した開口パターンＲＰ２ａを有している。
【００９１】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ２をマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ２をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入することで、領域１２ａにおける第１導電型の不純物を打ち消す。このとき、領域１２ａのネット不純物濃度がＮ２になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。すなわち、領域１２ａに導入される不純物濃度がＰ２（＝Ｎ４−Ｎ２）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【００９２】
これにより、打ち消す不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１２ａにＰ２の濃度で導入される。すなわち、部分領域１２にＮ２（＝Ｎ４−Ｐ２）の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ２を除去する。
【００９３】
図９（ｄ）、（ｈ）に示す工程では、領域１３ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ３を形成する。レジストパターンＲＰ３は、平面視において、領域１３ａに対応した開口パターンＲＰ３ａを有している。
【００９４】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ３をマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ３をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入することで、領域１３ａにおける第１導電型の不純物を打ち消す。このとき、領域１３ａのネット不純物濃度がＮ３になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。すなわち、領域１３ａに導入される不純物濃度がＰ３（＝Ｎ４−Ｎ３）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【００９５】
これにより、打ち消す不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１３ａにＰ３の濃度で導入される。すなわち、部分領域１３にＮ３（＝Ｎ４−Ｐ３）の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ３を除去する。
【００９６】
その後、図６（ｄ）、（ｈ）に示す工程と同様にして、保護領域２０を形成し電荷蓄積領域１０を残す。
【００９７】
以上のように、第３の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａに第１導電型の不純物をＮ４の濃度で導入する。そして、転送電極ＴＧに近づくにつれてＮ４の濃度より薄く且つ多段階的に薄くなる濃度で第１導電型と反対導電型の第２導電型の不純物を電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａに導入する。これにより、転送電極ＴＧに近づくにつれて多段階的に打ち消す量を少なくしながら第１導電型の不純物を打ち消すことができる。この結果、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型のネット不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入して電荷蓄積領域１０を形成することができる。
【００９８】
なお、固体撮像装置５の製造方法において、各工程のレジストパターンＲＰ１〜ＲＰ３の開口パターンＲＰ１ａ〜ＲＰ３ａの位置合わせのずれが生じ得るが、ずれのレベルがわずかであればポテンシャル分布に影響しない。例えば、開口パターンＲＰ１ａ，ＰＲ２ａの位置ずれにより領域１１ａと領域１２ａとの間に隙間ができても、その隙間の幅がわずかであれば領域１１ａと領域１２ａの間のポテンシャル分布は変化しない。このように、ずれのレベルがわずかであれば電荷蓄積領域１０から電荷電圧変換領域ＦＤへの電荷転送において問題のないポテンシャル分布となる。
【００９９】
また、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型のネット不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入できれば、ベースとなる不純物と打ち消す不純物との導入の順番は、図９に示したものに限定されず、入れ替えることができる。
【０１００】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態にかかる固体撮像装置５について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１０１】
第１の実施形態では、電荷蓄積領域１０の各部分領域１１〜１４毎に不純物を導入しているが、第４の実施形態では、電荷蓄積領域１０の全体にベースとなる不純物を導入した後に段階的に領域を広めながら反対導電型の不純物で打ち消していく。
【０１０２】
具体的には、図１０に示すように、次の点で第１の実施形態と異なる工程が行われる。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す平面図である。図１０（ｅ）〜図１０（ｈ）は、固体撮像装置５の製造方法を示す工程断面図である。
【０１０３】
図１０（ａ）、（ｅ）に示す工程では、図６（ａ）、（ｅ）に示す工程と同様にして転送電極ＴＧ及び電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０をそれぞれ形成する。
【０１０４】
そして、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するレジストパターンＲＰ５を形成する。レジストパターンＲＰ５は、平面視において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部に対応した開口パターンＲＰ５ａを有している。これにより、レジストパターンＲＰ５は、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａと転送電極ＴＧの一部を選択的に露出するとともに、転送電極ＴＧの残りの一部、電荷電圧変換領域ＦＤ、素子分離部５０を覆う。
【０１０５】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ５をマスクとして半導体基板ＳＢに第１導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ５をマスクとして、第１導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入する。このとき、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａのネット不純物濃度がＮ４になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第１導電型の不純物イオンを注入する。
【０１０６】
これにより、ベースとなる不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにＮ４の濃度で導入される。すなわち、部分領域１４（図４（ｂ）参照）にＮ４の濃度で不純物が導入される。その後、レジストパターンＲＰ５を除去する。
【０１０７】
図１０（ｂ）、（ｆ）に示す工程では、領域１１ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ１を形成する。領域１１ａは、後述の領域１８ａを領域１２ａと領域１２ａより転送電極ＴＧから遠い領域１１ａとに分割した場合における領域１１ａである。レジストパターンＲＰ１は、平面視において、領域１１ａに対応した開口パターンＲＰ１ａを有している。
【０１０８】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ１をマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ１をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入することで、領域１１ａにおける第１導電型の不純物を打ち消す。このとき、領域１１ａに導入される不純物濃度がΔＰ１２（＝Ｐ１−Ｐ２）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【０１０９】
これにより、打ち消す不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１１ａにΔＰ１２の濃度で導入される。すなわち、打ち消す不純物が、部分領域１１にΔＰ１２の濃度で導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ１を除去する。
【０１１０】
図１０（ｃ）、（ｇ）に示す工程では、領域１８ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ８を形成する。領域１８ａは、後述の領域１９ａを領域１３ａと領域１３ａより転送電極ＴＧから遠い領域１８ａとに分割した場合における領域１８ａである。領域１８ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１１，１２（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ８は、平面視において、領域１８ａに対応した開口パターンＲＰ８ａを有している。
【０１１１】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ８をマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ８をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入することで、領域１８ａにおける第１導電型の不純物を打ち消す。このとき、領域１８ａに導入される不純物濃度がΔＰ２３（＝Ｐ２−Ｐ３）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【０１１２】
これにより、打ち消す不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１８ａにΔＰ２３の濃度で導入される。すなわち、打ち消す不純物が、部分領域１１にΔＰ１２＋ΔＰ２３の濃度で導入され、部分領域１２にΔＰ２３の濃度で導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ８を除去する。
【０１１３】
図１０（ｄ）、（ｈ）に示す工程では、領域１９ａを選択的に露出するレジストパターンＲＰ９を形成する。領域１９ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａを領域１４ａと領域１４ａより転送電極ＴＧから遠い領域１９ａとに分割した場合における領域１９ａである。領域１９ａは、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける部分領域１１〜１３（図４（ｂ）参照）に対応した領域である。レジストパターンＲＰ９は、平面視において、領域１９ａに対応した開口パターンＲＰ９ａを有している。
【０１１４】
そして、イオン注入法により、レジストパターンＲＰ９をマスクとして半導体基板ＳＢに第２導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を導入する。すなわち、レジストパターンＲＰ９をマスクとして、第２導電型の不純物イオンを半導体基板ＳＢに注入することで、領域１９ａにおける第１導電型の不純物を打ち消す。このとき、領域１９ａに導入される不純物濃度がＰ３（＝Ｎ４−Ｎ３）になるような注入量（ドーズ量）で、半導体基板ＳＢに第２導電型の不純物イオンを注入する。
【０１１５】
これにより、打ち消す不純物が、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａにおける領域１９ａにＰ３の濃度で導入される。すなわち、打ち消す不純物が、部分領域１１にＰ１＝ΔＰ１２＋ΔＰ２３＋Ｐ３の濃度で導入され、部分領域１２にＰ２＝ΔＰ２３＋Ｐ３の濃度で導入され、部分領域１３にＰ３の濃度で導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。言い換えると、部分領域１１にＮ１（＝Ｎ４−Ｐ１）の濃度で不純物が導入され、部分領域１２にＮ２（＝Ｎ４−Ｐ２）の濃度で不純物が導入され、部分領域１３にＮ３（＝Ｎ４−Ｐ３）の濃度で不純物が導入される（図４（ｂ）、図８（ｂ）〜（ｄ）参照）。その後、レジストパターンＲＰ９を除去する。
【０１１６】
その後、図６（ｄ）、（ｈ）に示す工程と同様にして、保護領域２０を形成し電荷蓄積領域１０を残す。
【０１１７】
以上のように、第４の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａに第１導電型の不純物をＮ４の濃度で導入する。そして、転送電極ＴＧに近づくにつれてＮ４の濃度より薄く且つ多段階的に薄くなる濃度で第１導電型と反対導電型の第２導電型の不純物を電荷蓄積領域１０となるべき領域１０ａに導入する。これにより、転送電極ＴＧに近づくにつれて多段階的に打ち消す量を少なくしながら第１導電型の不純物を打ち消すことができる。この結果、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型のネット不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入して電荷蓄積領域１０を形成することができる。
【０１１８】
また、第４の実施形態では、固体撮像装置５の製造方法において、各工程で打ち消す不純物が導入される領域が互いに重なっているので、レジストパターンの開口パターンの位置合わせのずれによりＸ位置における領域１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａの幅が不均一になる。しかしずれのレベルがわずかであればポテンシャル分布に影響しない。
【０１１９】
なお、転送電極ＴＧに近づくにつれて第１導電型のネット不純物濃度が多段階的に濃くなるように半導体基板ＳＢに不純物を導入できれば、ベースとなる不純物と打ち消す不純物との導入の順番は、図１０に示したものに限定されず、入れ替えることができる。
【０１２０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２１】
５  固体撮像装置、１０  電荷蓄積領域、ＦＤ  電荷電圧変換領域、ＳＢ  半導体基板、ＴＧ  転送電極。
【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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