(57)【要約】【課題】基板で発生する応力によって撮像画像の画質が低下することを抑制する技術を提供する。【解決手段】撮像領域及び周辺領域を備えた基板と基板の上に配された絶縁膜とを含む固体撮像装置であって、周辺領域は撮像領域からの信号を保持する保持容量と保持容量と電気的に接続される第１の拡散領域を有する１つ以上の第１のトランジスタと第２の拡散領域を有する第２のトランジスタとを含み、絶縁膜は第１の膜と第２の膜とを含み、第１の拡散領域のうち第１の絶縁膜に覆われる第１の部分は第１の膜を介さずに第２の膜に覆われる第２の部分を含み、第２の拡散領域のうち第１の絶縁膜に覆われる第３の部分は第１の膜及び第２の膜に覆われる第４の部分を含み、第２の部分で基板に発生する応力よりも第４の部分で基板に発生する応力が大きく、第１の部分のうち第２の部分以外が占める面積の割合が第３の部分のうち第４の部分が占める面積の割合よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が配された撮像領域及び前記画素から出力される信号を処理する回路を含む周辺領域を備えた基板と、前記基板の上に配された第１の絶縁膜と、を含む固体撮像装置であって、
前記周辺領域は、
前記信号を保持する保持容量と、
前記保持容量と電気的に接続される第１の拡散領域を有する１つ以上の第１のトランジスタと、
第２の拡散領域を有し、前記画素の制御、前記第１のトランジスタの制御及び前記信号の処理の何れかを行うための第２のトランジスタと、を含み、
前記第１の絶縁膜は、第１の材料によって形成された第１の膜と、前記第１の膜の上に第２の材料によって形成された第２の膜と、を含み、
前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記撮像領域及び前記周辺領域に配され、
前記第１の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜によって覆われる第１の部分は、前記第１の膜を介さずに前記第２の膜によって覆われる第２の部分を含み、
前記第２の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜によって覆われる第３の部分は、前記第１の膜及び前記第２の膜によって覆われる第４の部分を含み、
前記第２の部分で前記基板に発生する応力よりも、前記第４の部分で前記基板に発生する応力が大きく、
前記基板に対する平面視において、前記第１の部分のうち前記第２の部分以外が占める面積の割合が、前記第３の部分のうち前記第４の部分が占める面積の割合よりも小さいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
画素が配された撮像領域及び前記画素から出力される信号を処理する回路を含む周辺領域を備えた基板と、前記基板の上に配された第１の絶縁膜と、を含む固体撮像装置であって、
前記周辺領域は、
前記信号を保持する保持容量と、
前記保持容量と電気的に接続される第１の拡散領域を有する１つ以上の第１のトランジスタと、
第２の拡散領域を有し、前記画素の制御、前記第１のトランジスタの制御及び前記信号の処理の何れかを行うための第２のトランジスタと、を含み、
前記第１の絶縁膜は、窒化シリコンによって形成された第１の膜と、前記第１の膜の上に酸化シリコンによって形成された第２の膜と、を含み、
前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記撮像領域及び前記周辺領域に配され、
前記第１の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜によって覆われる第１の部分は、前記第１の膜を介さずに前記第２の膜によって覆われる第２の部分を含み、
前記第２の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜によって覆われる第３の部分は、前記第１の膜及び前記第２の膜によって覆われる第４の部分を含み、
前記基板に対する平面視において、前記第１の部分のうち前記第２の部分以外が占める面積の割合が、前記第３の部分のうち前記第４の部分が占める面積の割合よりも小さいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の拡散領域が、前記第１の膜に覆われないことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１のトランジスタは、前記保持容量と電気的に接続されない第３の拡散領域を更に含み、
前記第３の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜に覆われる第５の部分は、前記第１の膜及び前記第２の膜に覆われる第６の部分を含み、
前記基板に対する平面視において、前記第１の部分のうち前記第２の部分以外が占める面積の割合が、前記第５の部分のうち前記第６の部分が占める面積の割合よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１のトランジスタは、前記保持容量と電気的に接続されない第３の拡散領域と、前記第１の拡散領域と前記第３の拡散領域との間のチャネル領域を形成するためのゲート部と、を更に含み、
前記第１の拡散領域、前記第３の拡散領域及び前記ゲート部が、前記第１の膜に覆われないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１のトランジスタは、前記保持容量への前記信号の入力及び前記保持容量から前記信号の出力の少なくとも一方の転送動作を行うトランジスタを含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１のトランジスタは、前記保持容量に保持した前記信号をクランプするためのトランジスタを含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記保持容量は、第４の拡散領域と、前記第４の拡散領域の一部の上に配された第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜の上に配された電極と、を含み、
前記第１の拡散領域と前記第４の拡散領域とが、電気的に接続され、
前記第４の拡散領域のうち前記第２の絶縁膜によって覆われず前記第１の絶縁膜に覆われる第７の部分は、前記第１の膜を介さずに前記第２の膜に覆われる第８の部分を含み、
前記基板に対する平面視において、前記第７の部分のうち前記第８の部分以外が占める面積の割合が、前記第３の部分のうち前記第４の部分が占める面積の割合よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第７の部分が、前記第１の膜に覆われないことを特徴とする請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第１のトランジスタは、前記保持容量をリセットするためのトランジスタを含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記周辺領域は、前記信号を一時、保持するための信号保持部を含み、
前記信号保持部は、前記保持容量と前記第１のトランジスタとを含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記周辺領域は、前記信号を増幅するための増幅部を含み、
前記増幅部は、前記保持容量と、前記第１のトランジスタと、増幅率を決定するためのフィードバック容量と、前記信号を増幅するオペアンプと、を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記周辺領域は、
前記信号を一時、保持するための信号保持部を更に含み、
前記保持容量を複数備え、
前記信号保持部及び前記増幅部のそれぞれが、前記保持容量を含むことを特徴とする請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記フィードバック容量及び前記オペアンプの少なくとも一部が、前記第１の膜に覆われないことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の部分のうち前記第２の部分以外が占める面積の割合が、ゼロであることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
画素が配された撮像領域及び前記画素から出力される信号を処理する回路を含む周辺領域を備えた基板と、前記基板の上に配された第１の絶縁膜と、を含む固体撮像装置であって、
前記周辺領域は、
前記信号を保持する保持容量と、
前記保持容量と電気的に接続される第１の拡散領域を有する１つ以上の第１のトランジスタと、
第２の拡散領域を有し、前記画素の制御、前記第１のトランジスタの制御及び前記信号の処理の何れかを行うための第２のトランジスタと、を含み、
前記第１の絶縁膜は、窒化シリコンによって形成された第１の膜と、前記第１の膜の上に酸化シリコンによって形成された第２の膜と、を含み、
前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記撮像領域及び前記周辺領域に配され、
前記第１の拡散領域に接続される第１のコンタクトプラグのために前記第１の絶縁膜に形成された第１のコンタクトホールの壁面が前記第２の膜によって構成され、
前記第１の膜は、前記第１のコンタクトプラグに対して離間して配され、
前記第２の拡散領域に接続される第２のコンタクトプラグのために前記第１の絶縁膜に形成された第２のコンタクトホールの壁面が前記第１の膜及び前記第２の膜によって構成されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１７】
固体撮像装置の製造方法であって、
画素が配された撮像領域と、
前記画素から出力される信号を処理する回路を含む周辺領域であって、
前記信号を保持する保持容量と、
前記保持容量と電気的に接続される第１の拡散領域を有する１つ以上の第１のトランジスタと、
第２の拡散領域を有し、前記画素の制御、前記第１のトランジスタの制御及び前記信号の処理の何れかを行うための第２のトランジスタと、を含む周辺領域と、
を備えた基板を形成する工程と、
前記基板の上に第１の膜及び第２の膜を含む第１の絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、を含み、
前記絶縁膜形成工程は、
前記撮像領域及び前記周辺領域の上に、第１の材料の膜を成膜する工程と、
前記第１の材料の膜のうち前記第１の拡散領域の上の少なくとも一部の第１の材料の膜を除去することによって前記第１の膜を形成する除去工程と、
前記除去工程の後、前記撮像領域及び前記周辺領域の上に、第２の材料を用いて第２の膜を形成する工程と、を含み、
前記第１の膜を介さずに前記第２の膜に覆われる部分で前記基板に発生する応力よりも、前記第１の膜及び前記第２の膜に覆われる部分で前記基板に発生する応力が大きく、
前記第１の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜に覆われる第１の部分は、前記第１の膜を介さずに前記第２の膜に覆われる第２の部分を含み、
前記第２の拡散領域のうち前記第１の絶縁膜に覆われる第３の部分は、前記第１の膜及び前記第２の膜に覆われる第４の部分を含み、
前記基板に対する平面視において、前記第１の部分のうち前記第２の部分以外が占める面積の割合が、前記第３の部分のうち前記第４の部分が占める面積の割合よりも小さいことを特徴とする製造方法。
【請求項１８】
前記第１のトランジスタの閾値電圧及び前記第２のトランジスタの閾値電圧を決定するために、前記第１の部分のうち前記第２の部分以外が占める面積の割合及び前記第３の部分のうち前記第４の部分が占める面積の割合のそれぞれを決定することを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記製造方法は、前記第２の拡散領域と電気的に接続するために、前記第１の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程を更に含み、
前記コンタクトホールを形成する工程は、前記第１の膜をエッチングストッパとして前記第２の膜をエッチングする第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程の後に前記第１の膜をエッチングする第２のエッチング工程と、を含むことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置において、酸化シリコンなどを用いた層間膜と基板との間に、層間膜とは屈折率の異なる窒化シリコンなどを用いた保護膜を形成した積層構造の絶縁膜によって、基板表面での入射光の反射を抑制し、画素の感度を向上させる技術が広く知られている。また、層間膜の平坦性を向上させるために、特許文献１のように保護膜を画素が配された撮像領域から周辺領域まで設けることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９８３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基板を覆うことによって層間膜よりも大きな応力が基板に発生する材料を保護膜として用いた場合、周辺領域においてＬＯＣＯＳなどの素子分離領域とトランジスタとの境界付近でシリコン基板の結晶性が崩れる場合がある。素子分離領域とトランジスタとの境界付近で基板の結晶性が崩れた場合、トランジスタの拡散領域の結晶欠陥が増大し、この結晶欠陥によって、トランジスタのオフリーク電流が増大する。画素からの信号は、周辺領域に行ごとに読み出され、保持容量に保持された後、順次、後段の処理回路に読み出される。オフリーク電流が増大すると、保持容量から後段の回路に信号を読み出すまでの間、信号にオフリーク電流に起因するノイズが重畳され、得られる撮像画像の画質が低下してしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、積層構造の絶縁膜を撮像領域及び周辺領域に配した固体撮像装置において、基板で発生する応力によって撮像画像の画質が低下することを抑制する技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、画素が配された撮像領域及び画素から出力される信号を処理する回路を含む周辺領域を備えた基板と、基板の上に配された第１の絶縁膜と、を含む固体撮像装置であって、周辺領域は、信号を保持する保持容量と、保持容量と電気的に接続される第１の拡散領域を有する１つ以上の第１のトランジスタと、第２の拡散領域を有し、画素の制御、第１のトランジスタの制御及び信号の処理の何れかを行うための第２のトランジスタと、を含み、第１の絶縁膜は、第１の材料によって形成された第１の膜と、第１の膜の上に第２の材料によって形成された第２の膜と、を含み、第１の膜及び第２の膜は、撮像領域及び周辺領域に配され、第１の拡散領域のうち第１の絶縁膜によって覆われる第１の部分は、第１の膜を介さずに第２の膜によって覆われる第２の部分を含み、第２の拡散領域のうち第１の絶縁膜によって覆われる第３の部分は、第１の膜及び第２の膜によって覆われる第４の部分を含み、第２の部分で基板に発生する応力よりも、第４の部分で基板に発生する応力が大きく、基板に対する平面視において、第１の部分のうち第２の部分以外が占める面積の割合が、第３の部分のうち第４の部分が占める面積の割合よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、積層構造の絶縁膜を撮像領域及び周辺領域に配した固体撮像装置において、基板で発生する応力によって撮像画像の画質が低下することを抑制する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図。
【図２】図１の固体撮像装置の回路の平面図。
【図３】図１の固体撮像装置の回路の断面図。
【図４】図２の固体撮像装置の回路の平面図の変形例を示す図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図。
【図６】図５の固体撮像装置の回路の平面図。
【図７】図５の固体撮像装置の回路の断面図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図。
【図９】図８の固体撮像装置のオペアンプ及びバイアス回路の構成例を示す回路図。
【図１０】図８の固体撮像装置の回路の平面図。
【図１１】図１０の固体撮像装置の回路の平面図の変形例を示す図。
【図１２】本発明の実施形態に係る固体撮像装置の画素の回路図
【図１３】本発明の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
【００１０】
第１の実施形態
図１〜４を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における固体撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。固体撮像装置１００は、画素１２０が配された撮像領域１１０と、画素１２０の駆動や画素１２０出力される信号を処理するための周辺領域１１１とを備える基板を含む。
【００１１】
画素１２０は、入射光に応じて所定の電圧値を有する信号を出力する光電変換素子を含み、撮像領域１１０に例えば２次元アレイ状に配される。また例えば、画素１２０は、撮像領域１１０に１次元ライン状に配されてもよい。画素１２０は、列ごとに共通の垂直出力線を介して信号を周辺領域１１１へ出力する。
【００１２】
周辺領域１１１は、信号保持部２００、画素１２０や信号保持部２００を制御する制御部３００及び３５０、信号保持部２００で保持された信号を外部に出力する出力アンプ４００を含む。信号保持部２００は、転送部２１０と保持容量部２２０とを含み、画素１２０から出力された信号を一時、保持するサンプルホールド回路である。保持容量部２２０は、画素から入力する信号を保持する保持容量２２１を含む。転送部２１０は、画素１２０からの信号を保持容量２２１へ入力するための転送動作を行うトランジスタ２１１と、保持容量２２１から信号を出力アンプ４００へ出力するための転送動作を行うトランジスタ２１２とを含む。トランジスタ２１１及び２１２の一方の拡散領域は、他の素子などを介さずに配線を用いて直接、保持容量２２１と電気的に接続される。制御部３００は、保持容量部２２０の保持容量２２１に保持された信号を、各列で共用する水平出力線を介して出力アンプ４００に出力させるための制御信号Ｐｓｒを生成するシフトレジスタを含む。制御部３００は、制御信号Ｐｓｒによって、転送部２１０のトランジスタ２１２を制御する。この水平出力線は、各列の信号を読み出した後、制御信号Ｐｃｈｒｅｓによってリセットされる。制御信号Ｐｃｈｒｅｓは、図１に示すように制御部３００から供給されてもよいし、他の制御部から供給されてもよい。制御部３５０は、撮像領域１１０の画素１２０の動作を制御する。また、制御部３５０は、画素１２０で生成された信号を、信号保持部２００に転送させるための制御信号Ｐｔｓを生成し、制御信号Ｐｔｓによって転送部２１０のトランジスタ２１１を制御する。本実施形態において、画素１２０と信号保持部２００とは、２つの制御部３００及び３５０によって制御されるが、この形態に限定されることはない。例えば制御部３００及び３５０が一体であってもよいし、３つ以上の制御部によって撮像領域１１０及び信号保持部２００が制御されてもよい。出力アンプ４００は、水平出力線の信号の電位Ｖｃｈを入力電圧とし、後段の回路に信号として電位Ｖｏｕｔを出力する。電極ノードＶｐｉｘは、撮像領域１１０と信号保持部２００とが接続する部分のノード、電極ノードＶｓｈは、保持容量２２１とトランジスタ２１１及び２１２とが接続する部分のノードである。また、それぞれの制御信号Ｐｔｓ、Ｐｓｒ及びＰｃｈｒｅｓ、電位Ｖｃｈ及びＶｏｕｔ、電極ノードＶｐｉｘ及びＶｓｈの後に添えられた１、２〜ｎは、それぞれの列を示す。
【００１３】
図２は図１に示す信号保持部２００の平面図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’間の断面図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’間の断面図をそれぞれ示す。本実施形態において、信号保持部２００に配された各素子は、電位が接地（ＧＮＤに接続）された半導体を用いた基板５００のｐ型のウェル（ｐ−ｗｅｌｌ）に配される。また、トランジスタ２１１及び２１２の拡散領域、ＧＮＤに接続される保持容量２２１の拡散領域は、ｎ型の拡散領域として説明する。しかしながら、基板５００の周辺領域１１１が配されるウェルの導電型や各拡散領域の導電型は、これに限られることはなく、それぞれ逆の導電型であってもよい。図２において、配線はそれぞれの電極や拡散領域に配されたコンタクトホール同士を結ぶ線として簡略化している。
【００１４】
図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、基板５００の上には、互いに屈折率の異なる材料を用いた積層構造を有する第１の絶縁膜である絶縁膜５５０が配される。絶縁膜５５０は保護膜５０１と、層間膜５０２とで構成される。保護膜５０１は、層間膜５０２よりも基板５００の側に配され、層間膜５０２の一部と基板５００との間に配される。本実施形態において、シリコンを用いた半導体の基板５００の上に、保護膜５０１は、材料として窒化シリコンを用い、層間膜５０２は、材料として酸化シリコンを用いて、それぞれ形成される。窒化シリコン、酸化シリコンは、それぞれプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法などを用いて形成されてもよい。また、層間膜５０２に用いられる酸化シリコンとして、ＢＰＳＧやＢＳＧ、ＰＳＧ、ＮＳＧ（Ｎｏｎ−ｄｏｐｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）などを用いてもよい。保護膜５０１は、基板５００上に配された各素子を、例えば製造する際の各種プロセスや、水分の侵入などから保護しうる。層間膜５０２は、基板５００と基板５００の上に配される配線層との間を絶縁する層間絶縁膜として機能する。また、保護膜５０１も、層間絶縁膜として機能しうる。また、図１、２には図示されていないが、保護膜５０１と層間膜５０２とを含む絶縁膜５５０は、基板５００に配された撮像領域１１０だけでなく周辺領域１１１の上にも配される。つまり、保護膜５０１及び層間膜５０２は、撮像領域１１０及び周辺領域１１１の上に配される。このため、層間膜５０２と屈折率の異なる保護膜５０１は、撮像領域１１０において反射防止膜としても機能しうる。
【００１５】
図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、トランジスタ２１１及び２１２の拡散領域のうち、保持容量２２１と電気的に接続される電極ノードＶｓｈに繋がる第１の拡散領域である拡散領域５１１の上の部分に、保護膜５０１が配されない。つまり、トランジスタ２１１及び２１２の保持容量２２１と電気的に接続される拡散領域５１１は、保護膜５０１に覆われない。
【００１６】
ここで、本実施形態の効果を説明する。上述のように保護膜５０１に窒化シリコン、層間膜５０２に酸化シリコンを用いる場合、換言すると基板を覆うことによって層間膜５０２よりも大きな応力が基板に発生する材料を保護膜５０１として用いる場合を考える。この場合、窒化シリコンによって覆われることによってシリコン基板に発生する応力の方が、酸化シリコンによって覆われることによってシリコン基板で発生する応力よりも大きくなる。このため、保護膜５０１が配されず、層間膜５０２が配された部分で基板５００に発生する応力よりも、層間膜５０２及び保護膜５０１の積層された部分で基板５００に発生する応力の方が大きくなる。このため、保護膜５０１を導入することによって、基板５００で大きな応力が発生し、基板５００のＳＴＩやＬＯＣＯＳなどの構造を有する素子分離領域５０３とトランジスタの拡散領域との境界部分で基板５００の結晶性が崩れてしまう場合がある。基板５００の結晶性が崩れた場合、トランジスタの素子分離領域５０３に近接する拡散領域周辺で結晶欠陥が増大しうる。この結晶欠陥によって、トランジスタ２１１及び２１２においてオフリーク電流が増大してしまう可能性がある。画素１２０からの信号は、周辺領域１１１に読み出され、保持容量２２１に保持された後、順次、後段の処理回路へ読み出される。トランジスタ２１１及び２１２においてオフリーク電流が増大すると、保持容量２２１から後段の回路に信号を読み出すまでの間、信号にオフリーク電流に起因するノイズが重畳され、得られる撮像画像の画質が低下する要因となりうる。そこで、トランジスタ２１１及び２１２の保持容量２２１と電気的に接続される拡散領域５１１の上に保護膜５０１を配さないことで、基板５００の素子分離領域５０３と拡散領域５１１との境界付近で発生する応力を低減することができる。これによって、基板５００の結晶欠陥の増大が抑制され、トランジスタ２１１及び２１２の拡散領域５１１で結晶欠陥が生じた場合に起こる基板５００を介したＧＮＤへのリーク電流の増大を抑制することができる。このため、保持容量２２１に画素信号を長時間保持するような動作をする場合でも、保持された信号の劣化を抑えることが可能となり、撮像画像の画質の低下を抑制できる。
【００１７】
一方、画素１２０の上に保護膜５０１は設けられたままのため、上述した反射防止効果によって画素感度は向上し、良好な画質を得ることが可能となる。更に、周辺領域１１１を金属層やカラーフィルタ層などで十分な遮光ができない場合でも、周辺領域１１１の多くの部分を保護膜５０１で覆うことによって、周辺領域１１１から撮像領域１１０に拡散する光によって発生するゴーストやフレアなどを抑制できる。図３（ｄ）に、画素１２０や、画素１２０の制御や信号保持部２００の制御を行う制御部３００及び３５０に含まれるトランジスタの断面図を示す。画素１２０の制御や信号保持部２００の制御を行う制御部３００及び３５０に含まれるトランジスタは、第２のトランジスタの一例である。また、画素１２０から出力される信号の処理を行うトランジスタであっても、保持容量２２１と電気的に接続されない拡散領域を有するトランジスタは、制御部３００及び３５０などに含まれるトランジスタと同様の断面構造を有していてもよい。このトランジスタも、第２のトランジスタの一例である。これらのトランジスタの第２の拡散領域である拡散領域５１３は、保持容量２２１と直接、電気的に接続されない。図３（ｄ）に示すように、拡散領域５１３は、拡散領域と電気的な接続をとるために絶縁膜５５０に設けられるコンタクトホール５０４以外の部分は、保護膜５０１によって覆われていてもよい。拡散領域５１３は、拡散領域５１１と比較して画素１２０からの信号が通過しない、又は通過した場合でも信号が保持される時間が短いため、結晶欠陥に起因するオフリーク電流の影響が拡散領域５１１よりも小さくなりうる。
【００１８】
また、保持容量２２１のＧＮＤに接続される拡散領域は図２、図３（ａ）に示されるように、保護膜５０１によって覆われている。これは、この拡散領域がＧＮＤに電位が固定されるためである。
【００１９】
また、トランジスタ２１１及び２１２の拡散領域と保持容量２２１の拡散領域とは、同じｎ型の拡散領域であるが、拡散領域中に含まれる不純物濃度は、互いに異なっていてもよい。後述する各実施形態においても同様に、トランジスタ２１１及び２１２の拡散領域と保持容量２２１の拡散領域とで、不純物濃度が互いに異なっていてもよい。
【００２０】
ここで、固体撮像装置１００の製造工程において、保護膜５０１の上から不純物を注入する工程がある場合を考える。保護膜５０１を撮像領域１１０のみに配し、周辺領域１１１に配さない場合、周辺領域１１１の保護膜５０１の配されない部分のトランジスタ特性を変化させてしまう。注入される不純物と拡散層の導電型によって影響は異なるが、例えば、ｐ型の拡散層にｎ型の不純物が注入された場合、不純物が注入されたトランジスタは、不純物の注入されなかったトランジスタに比べて閾値が上がり、駆動力は下がることになる。そのため、周辺領域１１１のうち高速動作を要求されるシフトレジスタなどのディジタル信号処理部は速度性能が制限されることになる。これを調整するために対象トランジスタの領域だけ不純物濃度を調整するためのフォトマスクの追加やイオン注入などの工程を追加すれば、その分チップコストが増加してしまう。しかしながら、本実施形態のように周辺領域１１１にも保護膜５０１を配することによって、制御部３００に含まれるシフトレジスタのような、高速動作を要求される回路の特性変動による速度低下のリスクが抑制される。
【００２１】
また、図３（ｃ）のように、酸化シリコンと窒化シリコンとで構成された保護膜５０１ａが、サイドウォールとして機能するＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造を形成するプロセスについて考える。このような場合においても、トランジスタの拡散領域５１１の上に配される保護膜５０１ａが占める割合は低下している。このため、コンタクトホール５０４以外の全面に保護膜５０１ａが設けられている場合に比べて保護膜５０１ａによって基板５００で発生する応力は低下する。このため、図３（ｃ）のように保持容量２２１と電気的に接続される拡散領域５１１の上の一部の保護膜５０１が取り除かれた場合においても、上述した本実施形態における効果を同様に得られることは明らかである。この効果は、窒化シリコン単層の保護膜５０１を用いた場合であっても同様である。
【００２２】
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、拡散領域５１１のうち絶縁膜５５０によって覆われる部分５２１は、保護膜５０１を介さずに層間膜５０２に覆われる部分５２２を含む。部分５２１は、拡散領域５１１のうちコンタクトホールの開口が形成される部分を除いた部分と言える。図３（ａ）、（ｂ）に示す構成では、部分５２１と部分５２２とは、同じ部分になる。また、図３（ｃ）に示す構成では、拡散領域５１１の一部が保護膜５０１に覆われるため、部分５２１よりも部分５２２の方が小さくなる。一方、図３（ｄ）に示すように、拡散領域５１３のうち絶縁膜５５０によって覆われる部分５２３は、保護膜５０１及び層間膜５０２に覆われる部分５２４を含む。部分５２３は、拡散領域５１３のうちコンタクトホールの開口が形成される部分を除いた部分と言える。図３（ｄ）に示す構成では、部分５２３と部分５２４とは同じ部分となる。しかしながら、これに限られることなく、拡散領域５１３の一部が保護膜５０１を介さずに層間膜５０２に覆われることによって、部分５２４が部分５２３の一部であってもよい。上述した本実施形態の効果を得るために、基板５００に対する平面視において、部分５２１のうち部分５２２以外が占める面積の割合が、部分５２３のうち部分５２４が占める面積の割合よりも小さくなればよい。図３（ａ）、（ｂ）に示す構成のように、部分５２１と部分５２２とが同じ部分である場合、部分５２１のうち部分５２２以外が占める面積の割合はゼロである。周辺領域１１１において、画素からの信号を保持する保持容量２２１に直接接続された信号の伝達経路上のトランジスタの拡散領域で、基板でより強い応力を発生させる膜の占める割合が、容量に接続されない拡散領域で当該膜の占める割合よりも小さければよい。
【００２３】
また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、拡散領域５１１に電気的に接続するために絶縁膜５５０に形成されたコンタクトホール５０４の壁面が、層間膜５０２によって構成されていてもよい。また、拡散領域５１１に電気的に接続するために絶縁膜５５０に形成されたコンタクトホール５０４の壁面に、保護膜５０１が存在しなくてもよい。つまり、保護膜５０１は、拡散領域５１１に接続するために形成されるコンタクトプラグに対して離間して配されていてもよい。一方、図３（ｄ）に示すように、拡散領域５１３に電気的に接続するために絶縁膜５５０に形成されたコンタクトホール５０４の壁面が、保護膜５０１及び層間膜５０２の積層構造によって構成されていてもよい。各コンタクトホールには、拡散領域５１１、拡散領域５１２、あるいは、拡散領域５１３に接続されるコンタクトプラグが配される。コンタクトプラグは複数の導電材料を含んで構成されうる。
【００２４】
トランジスタ２１１及び２１２において、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、保持容量２２１と直接、電気的に接続されない拡散領域５１２は、上述した拡散領域５１３と同様の構成を有していてもよい。ここで、拡散領域５１２のうち絶縁膜５５０によって覆われる部分５２５は、保護膜５０１及び層間膜５０２に覆われる部分５２６を含む。部分５２５は、拡散領域５１２のうちコンタクトホールの開口が形成される部分を除いた部分と言える。図３（ｂ）、（ｃ）に示す構成では、部分５２５と部分５２６とは同じ部分となる。しかしながら、これに限られることなく、拡散領域５１２の一部が保護膜５０１を介さずに層間膜５０２に覆われることによって、部分５２６が部分５２５の一部であってもよい。上述した本実施形態の効果を得るために、基板５００に対する平面視において、上述の拡散領域５１１の部分５２１のうち部分５２２以外が占める面積の割合が、部分５２５のうち部分５２６が占める面積の割合よりも小さくなればよい。つまり、同じトランジスタに含まれる拡散領域５１１と拡散領域５１２で、保護膜５０１に覆われる割合や面積が異なっていてもよい。例えば、図２、図３（ｂ）に示すように、拡散領域５１１は保護膜５０１に覆われず、拡散領域５１２はコンタクトホール５０４の開口部以外、保護膜５０１に覆われていてもよい。
【００２５】
また例えば、図４に示すように、トランジスタ２１１及び２１２のうち拡散領域５１１、拡散領域５１２及び拡散領域５１１と拡散領域５１２との間のチャネル領域を形成するためのゲート部５０５が、保護膜５０１によって覆われなくてもよい。ゲート部は、ゲート電極とゲート絶縁膜とを含む。保護膜５０１を除去する領域の大きさは、保護膜５０１を除去するために使用するプロセス条件や、トランジスタ２１１及び２１２のサイズによって決定されうる。この保護膜５０１を配さない領域の大きさは、例えば、製造上生じるフォトリソグラフィ工程におけるアライメントばらつきなどの影響を受けないように適宜決定すればよい。このアライメントばらつきのマージンを確保するために、図４に示すように信号保持部２００において保護膜５０１を配さない領域を広げてもよい。これによって、アライメントばらつきなどの製造上のばらつきによる影響を抑制し、保護膜５０１を配さない領域に配されるトランジスタの特性が安定し、歩留まりや量産性を向上することが可能となる。
【００２６】
第２の実施形態
図５〜７を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態における固体撮像装置１０１の構成例を示すブロック図である。固体撮像装置１０１の周辺領域１１２は、上述の固体撮像装置１００の周辺領域１１１と比較して、画素１２０から出力される信号をクランプする機能を有している。このため、信号保持部２００の転送部２１０と保持容量部２２０とが、信号保持部２０１の転送部２１０ａ及び２１０ｂと保持容量部２２０ａとに変更される。これ以外の構成は、固体撮像装置１００と同様であってもよい。
【００２７】
信号保持部２０１は、信号保持部２００と同様に、画素１２０からの信号を保持容量２２１ａへ入力する転送動作を行うトランジスタ２１１ａと、保持容量２２１ａから信号を出力アンプ４００へ出力する転送動作を行うトランジスタ２１２ａとを含む。また、信号保持部２０１は、画素１２０から出力され、保持容量２２１ａで保持された信号をクランプするトランジスタ２１３と、保持容量２２１ａをリセットするためのトランジスタ２１４とを含む。トランジスタ２１３の一方の拡散領域５１１は、保持容量２２１ａと電気的に接続され、他方の拡散領域５１２は、クランプ電位Ｖｃｌａｍｐに接続される。同様にトランジスタ２１４の一方の拡散領域５１１は、保持容量２２１ａと電気的に接続され、他方の拡散領域５１２は、ＧＮＤに接続される。
【００２８】
図６は図５に示す信号保持部２０１の平面図、図７は図６のＣ−Ｃ’間の断面図をそれぞれ示す。図５及び図６に示されるように、上述の第１の実施形態と同様に、トランジスタ２１１ａ、２１２ａ、２１３及び２１４の拡散領域のうち、保持容量２２１ａと電気的に接続される拡散領域５１１の上の部分に保護膜５０１が配されない。トランジスタ２１１ａ、２１２ａ、２１３及び２１４の保持容量２２１ａと電気的に接続される拡散領域５１１は、保護膜５０１に覆われなくてもよい。つまり、トランジスタ２１１ａ、２１２ａ、２１３及び２１４は、上述のトランジスタ２１１及び２１２と同様の構成を有していてもよい。このため、例えば、図３（ｃ）に示したように、トランジスタ２１１ａ、２１２ａ、２１３及び２１４に配された拡散領域５１１のうち、コンタクトホールの部分を除く一部が、保護膜５０１に覆われていてもよい。保持容量２２１ａと電気的に接続される拡散領域５１１の上のコンタクトホールを除く一部が保護膜５０１によって覆われないことで、コンタクトホールを除く拡散領域５１１全体が覆われる場合よりも基板５００で発生する応力を低減することが可能となる。このため、本実施形態においても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
本実施形態において、図７に示されるように、保持容量２２１ａは、第２の絶縁膜である絶縁膜７０１を上部の電極７０３と拡散領域７０２とで挟むことによって形成された容量素子を使用している。電極７０３は、周辺領域１１２に配されるトランジスタの電極と同じ材料によって構成されていてもよい。例えば、ポリシリコン電極であってもよい。このような容量素子は、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）容量のような容量素子を使用できない安価なプロセスを使用する場合や、チップサイズを縮小するために面積効率の向上した容量素子を用いる場合などに使われうる。
【００３０】
保持容量２２１ａの第４の拡散領域である拡散領域７０２の上に配された保護膜５０１によって、基板５００に配された拡散領域７０２で保護膜５０１がない場合と比較して強い応力が発生しうる。上述の第１の実施形態において、保持容量２２１の拡散領域は、ＧＮＤに電位が固定されるため結晶欠陥が発生してもリーク電流の影響は小さいが、本実施形態の場合、保持容量２２１ａの拡散領域７０２を画素１２０で生成された信号が通過する。このため、拡散領域７０２と素子分離領域５０３との境界付近で結晶欠陥が増大した場合、結晶欠陥に起因したリーク電流による信号の劣化の原因箇所となりうる。
【００３１】
これに対して、図６、７に示すように、保持容量２２１ａの拡散領域７０２のうち絶縁膜７０１で覆われない部分において、保護膜５０１で覆われる面積を少なくすることによって、上述した効果と同様の効果を得ることが可能となる。図６、７に示すように、拡散領域７０２のうち絶縁膜７０１で覆われない部分が、保護膜５０１に覆われなくてもよい。
【００３２】
ここで、図７に示すように、拡散領域７０２のうち絶縁膜７０１に覆われず、絶縁膜５５０に覆われる部分５２７は、保護膜５０１を介さずに層間膜５０２に覆われる部分５２８を含む。図７に示す構成では、部分５２７と部分５２８とは、同じ部分となる。しかしながら、これに限られることなく、拡散領域７０２の部分５２７の一部が保護膜５０１に覆われることによって、部分５２８が部分５２７の一部であってもよい。上述した本実施形態の効果を得るために、基板５００に対する平面視において、部分５２７のうち部分５２８以外が占める面積の割合が、上述した拡散領域５１３の部分５２３のうち部分５２４が占める面積の割合よりも小さくなればよい。保持容量２２１ａの絶縁膜５５０に直接覆われる拡散領域で、基板でより強い応力を発生させる膜の占める割合が、保持容量２２１ａに電気的に直接、接続されないトランジスタの拡散領域で当該膜の占める割合よりも小さければよい。
【００３３】
また、本実施形態で示した保持容量２２１のように、面積効率のよい容量素子を適用することで、製造コストやチップサイズ縮小によるチップ単価を抑制することが可能となる。
【００３４】
第３の実施形態
図８〜１１を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態における固体撮像装置１０２の構成例を示すブロック図である。固体撮像装置１０２の周辺領域１１３は、固体撮像装置１００の周辺領域１１１と比較して、撮像領域１１０の画素１２０と信号保持部２０２との間に画素からの信号を増幅する増幅部であるスイッチトキャパシタ（ＳＣ）アンプ部６００を含む。更に、周辺領域１１３は、ＳＣアンプ部６００にバイアス電圧Ｖｂを供給するためのバイアス回路６６１を含む。また、信号保持部２０２は、相関２重サンプリングを行うために、トランジスタ２１１ｓ及び２１１ｎを備える転送部２１０ｃ、トランジスタ２１２ｓ及び２１２ｎを備える転送部２１０ｄ、保持容量２２１ｓ及び２２１ｎを備える保持容量部２２０ｂを含む。これ以外の構成は、固体撮像装置１００と同様であってもよい。
【００３５】
ＳＣアンプ部６００は、トランジスタ６１１及び６３１と保持容量６２１、フィードバック容量６４１とオペアンプ６５１とを含む。トランジスタ６１１は、制御部３５０から出力される制御信号Ｐｉｎに従って、画素１２０からの信号をＳＣアンプ部６００の保持容量６２１に入力するための転送動作を行う。保持容量６２１は、画素１２０から入力する信号の保持、クランプ処理に用いられる。フィードバック容量６４１は、オペアンプ６５１の負帰還素子となっている。保持容量６２１とフィードバック容量６４１との容量の比に基づいて、ＳＣアンプ部６００の入力された信号の増幅率が決定する。オペアンプ６５１は、例えば図９（ａ）に示すような差動増幅回路の構成を有し、増幅された信号を信号保持部２０２に出力する。電極ノードＶｏは、ＳＣアンプ部６００と信号保持部２０２とが接続する部分のノードである。電位Ｖｄｄは、オペアンプの電源電圧である。ＳＣアンプ部６００の出力とトランジスタ６３１は、制御部３５０から出力される制御信号Ｐｃ０ｒに従って、ＳＣアンプ部６００をリセットするリセットスイッチである。リセット時は、オペアンプ６５１の正入力端子Ｖｉｎ＋に印加される基準電位Ｖｃ０ｒでフィードバック容量６４１の両端子とオペアンプ６５１の負入力端子Ｖｉｎ−とがリセットされる。
【００３６】
信号保持部２０２は、画素１２０から出力されＳＣアンプ部６００で増幅された信号を、上述の第１の実施形態の信号保持部２００と同様に一時、保持するサンプルホールド回路である。ただし、信号保持部２００と異なり相関２重サンプリングを行うために、トランジスタ２１１及び２１２と保持容量２２１とを列ごとに２組、備えている。トランジスタ２１１ｓ及び２１１ｎは、制御部３５０から出力される制御信号Ｐｔｓ及びＰｔｎに従って、電極ノードＶｏの信号を保持容量２２１ｓ及び２２１ｎに転送する。制御信号Ｐｔｎによって、トランジスタ２１１ｎが転送動作を行い、ＳＣアンプ部６００のオフセット電圧などのノイズレベルが保持容量２２１ｎに保持される。また、制御信号Ｐｔｓによって、トランジスタ２１１ｎが転送動作を行い、ＳＣアンプ部６００によって増幅された信号が保持容量２２１ｓに保持される。制御部３００から出力される制御信号Ｐｓｒに従って、トランジスタ２１２ｓ及び２１２ｎが、保持容量２２１ｓ及び２２１ｎに保持された信号及びノイズレベルを出力アンプ４００に転送する。出力アンプ４００は、保持容量２２１ｓに保持されていた信号と保持容量２２１ｎに保持されていたノイズレベルとの差分を、後段の回路に信号の電位Ｖｏｕｔとして出力する。
【００３７】
図１０は図８に示すＳＣアンプ部６００の平面図である。信号保持部２０２のトランジスタ２１１及び２１２、保持容量２２１の各構成は、上述した信号保持部２００と同様の構成であってもよいため、ここでは説明を省略する。トランジスタ６１１及び６３１の拡散領域のうち、保持容量６２１と電気的に接続される画素１２０からの信号の伝達経路にある拡散領域１００１の上の部分に保護膜５０１が配されない。つまり、トランジスタ６１１及び６３１は、上述のトランジスタ２１１及び２１２と同様の構成を有していてもよい。また、画素１２０からの信号の伝達経路にある保持容量６２１の拡散領域１００２の上の部分に保護膜５０１が配されない。つまり、保持容量６２１は、上述の保持容量２２１ａと同様の構成を有していてもよい。拡散領域１００１及び拡散領域１００２以外のＳＣアンプ部６００は、保護膜５０１によって覆われていてもよい。ＳＣアンプ部６００においても、信号保持部２００、２０１及び２０２と同様に、保護膜５０１と層間膜５０２とによって基板５００で発生する応力を、保護膜５０１を取り除くことによって低減する。これによって、画素１２０からＳＣアンプ部６００に入力する信号に対して、基板５００で発生した応力によって結晶欠陥が生じ、トランジスタのオフリーク電流が増大することを抑制することができる。周辺領域１１３に増幅部を有する構成においても、信号の劣化を引き起こす可能性のあるノードを適宜選択し、保護膜５０１を配さないことによって、上述と同様の効果を得ることが可能となる。また、本実施形態において、周辺領域１１３に増幅部を内包することで、画素１２０から出力される信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を向上させ、得られる画質の向上が可能となる。
【００３８】
また、図１０に示すＳＣアンプ部６００の構成において、フィードバック容量６４１の拡散領域の上は、保護膜５０１が配されたままとなっている。これは、フィードバック容量６４１の拡散領域に繋がる電極ノードＶｏが、オペアンプ６５１によって所定の電位で駆動されているため、オペアンプ６５１が動作している場合、上述のリーク電流による信号の劣化の影響を受けないためである。
【００３９】
また、ＳＣアンプ部６００において保護膜５０１を除去する形状は図１０に示す構成に限られるものではない。拡散領域１００１及び拡散領域１００２のコンタクトホールの部分を除く少なくとも一部が、保護膜５０１に覆われないことによって、上述と同様の効果を得ることが可能となる。例えば、保持容量６２１の電極に拡散領域１００２のうち電極に覆われない部分の一部が、保護膜５０１によって覆われず、保持容量６２１の電極部分は保護膜５０１によって覆われていてもよい。また例えば、図４で示したように、固体撮像装置１０２を製造する際のアライメントずれなどの影響を低減するために、使用するプロセステクノロジに応じて保護膜５０１を設けない領域を広げてもよい。
【００４０】
また、保持容量６２１とフィードバック容量６４１との容量比によってＳＣアンプ部６００での増幅率が決まるため、増幅率の精度や安定性の観点からデバイス特性は同一であるとよい。そのため、図１１に示すように、フィードバック容量６４１上も保持容量６２１上と同様に保護膜５０１によって覆われていなくてもよい。また例えば、保持容量６２１の一部が保護膜５０１によって覆われていない場合、同様の形状の保護膜５０１をフィードバック容量６４１の上に配してもよい。図１１に示す構成において、保護膜５０１は、トランジスタ６１１及び６３１、保持容量６２１、フィードバック容量６４１を覆わない。また、保護膜５０１は、オペアンプ６５１のうちｐ型のトランジスタが配される基板５００のｎ型のウェル（ｎ−ｗｅｌｌ）の部分を除き覆わない。具体的には、図９（ａ）の点線９０１で囲まれた電流源に接続されるトランジスタ６７１、入力差動対であるトランジスタ６８１及び６８２は、保護膜５０１によって覆われない。また、図９（ａ）に示すように、オペアンプ６５１のトランジスタ６７１上の保護膜５０１が取り除かれる。これに対応して、カレントミラー回路の電流精度向上のために、図９（ｂ）の点線９０２で囲まれているバイアス回路６６１のトランジスタ６９１上の保護膜５０１を取り除いてもよい。
【００４１】
第４の実施形態
図１２、１３を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置の製造方法について説明する。図１２は、撮像領域１１０に配される画素１２０の回路図を示す。画素１２０は、入射した光を電気信号に変換する光電変換部と、制御部３５０から出力される制御信号Ｐｔｘによって制御される転送トランジスタと、を含む。また、画素１２０は、制御信号Ｐｒｅｓによって動作するトランジスタによってリセットされる。制御信号Ｐｒｅｓは、例えば制御部３５０から出力されてもよい。
【００４２】
図１３は、画素１２０と保持容量２２１と電気的に接続される拡散領域５１１を含むトランジスタ１３１０とのそれぞれ製造工程を示す断面図である。まず、画素１２０が配された撮像領域１１０及び画素１２０から出力される信号を処理する回路を含む周辺回路が配された周辺領域が、それぞれ基板５００のｐ−ｗｅｌｌに形成される。
【００４３】
本実施形態において、周辺領域は、上述の各実施形態の周辺領域１１１、１１２及び１１３の何れであってもよい。また、トランジスタ１３１０は、図２のＢ−Ｂ’間に示されるトランジスタ２１２と同様の構成を示すが、これに限られることなく、上述の保持容量２２１と電気的に接続される拡散領域５１１を含むトランジスタであれば何れの構成を有していてもよい。
【００４４】
画素１２０は、基板５００のｐ−ｗｅｌｌに形成されたｎ型の拡散領域１３０１及び１３０３、ゲート部１３０４を含む。拡散領域１３０１と基板５００のｐ−ｗｅｌｌは、ｐｎ接合を構成し、フォトダイオードとして機能する。拡散領域１３０３は、拡散領域１３０１と基板５００とで構成されたフォトダイオードで生成された電荷を電気信号に変換するフローティングディフュージョン部として機能する。ゲート部１３０４は、ゲート電極とゲート絶縁膜とを含み、制御信号Ｐｔｘに従って、拡散領域１３０１と拡散領域１３０３との間のチャネル領域を形成する。また、図１３（ａ）に示すように、拡散領域１３０１の基板５００の表面側に、高濃度の拡散領域１３０１とは逆の導電型のｐ型の拡散領域１３０２を配してもよい。拡散領域１３０２を配することによって、拡散領域１３０１が基板５００の表面から隔離され、これによって暗電流の成分が低減される。また、トランジスタ１３１０の拡散領域５１１及び５１２と、画素１２０の拡散領域１３０１及び１３０３とは、同じｎ型の拡散領域であるが、拡散領域中に含まれる不純物濃度は、互いに異なっていてもよい。例えば拡散領域５１１、５１２及び１３０３が同じ不純物濃度を有し、拡散領域５１１、５１２及び１３０３と拡散領域１３０１とが、互いに異なる不純物濃度を有していてもよい。上述の保持容量２２１の拡散領域を含め、それぞれの素子の構成に合わせ、適宜不純物濃度を決定すればよい。
【００４５】
画素１２０を含む撮像領域１１０、トランジスタ１３１０を含む周辺領域を形成した後、絶縁膜５５０を形成する絶縁膜形成工程に移る。絶縁膜形成工程として、まず、保護膜５０１を形成するために、例えばプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法などを用いて窒化シリコン５５１を成膜する。このとき、成膜された窒化シリコン５５１は、撮像領域１１０及び周辺領域の両方の上を覆う。また、成膜された窒化シリコン５５１は、基板５００の上、全体を覆ってもよい。この窒化シリコン５５１が成膜された状態を図１３（ａ）に示す。
【００４６】
次いで、成膜された窒化シリコン５５１のうち拡散領域５１１の上の少なくとも一部の窒化シリコンを除去することによって保護膜５０１を形成する除去工程を行う。図１３（ｂ）は、窒化シリコン５５１のうち除去される部分に開口を有するフォトレジストマスク１３２０を形成した状態を示す。本実施形態において、フォトレジストマスク１３２０は、トランジスタ１３１０の保持容量と電気的に接続される拡散領域５１１の上に開口を有する。また、フォトレジストマスク１３２０は、拡散領域５１１以外の拡散領域の上に開口を有していなくてもよい。フォトレジストマスク１３２０の開口は、上述の各実施形態の保護膜５０１の配されない領域に応じて設けられる。フォトレジストマスク１３２０の形成後、例えばウエットエッチング法やプラズマエッチング法などを用いて、図１３（ｃ）に示すようにフォトレジストマスク１３２０の開口部分の窒化シリコン５５１を除去する。この工程によって、保護膜５０１が形成される。撮像領域１１０の上に配された保護膜５０１は、反射防止膜としても機能しうる。
【００４７】
除去工程によって保護膜５０１を形成した後、ＢＰＳＧを、例えば熱ＣＶＤ法を用いて成膜し、ＣＭＰ法を用いて平坦化することによって層間膜５０２を形成する。層間膜５０２が形成された状態を図１３（ｄ）に示す。層間膜５０２に用いられる材料は、ＢＰＳＧのような酸化シリコンに限られることなく、保護膜５０１と屈折率の異なる材料で、基板５００を覆った際に保護膜５０１よりも基板５００で発生する応力が小さい材料であればよい。
【００４８】
層間膜５０２の形成後、撮像領域１１０や周辺領域に配された各素子と配線との間の電気的な接続をするためのコンタクトホールを絶縁膜５５０に形成する。まず、図１３（ｅ）に示すように、絶縁膜５５０のコンタクトホールの配される部分の上に開口を有するフォトレジストマスク１３２１を形成する。コンタクトホールは、図１３（ｅ）に示される画素１２０の拡散領域１３０３や、トランジスタ１３１０の拡散領域５１１及び５１２の他、例えば、撮像領域１１０や周辺領域に配されるそれぞれの素子の拡散領域やゲート電極などの上に配されうる。
【００４９】
フォトレジストマスク１３２１の形成後、例えばプラズマエッチング法などを用いて、フォトレジストマスク１３２１の開口部の絶縁膜５５０をエッチングし、コンタクトホール５０４を開口する。ここで、保護膜５０１と層間膜５０２とが積層された部分にコンタクトホールを開口する場合、まず、保護膜５０１をエッチングストッパとして層間膜５０２をエッチングするエッチング工程を行う。層間膜５０２をエッチング後、コンタクトホールを開口するために、更に保護膜５０１をエッチングするエッチング工程と含んでいてもよい。図１３（ｆ）に、コンタクトホール５０４が開口した状態を示す。ここで、保持容量と電気的に接続される拡散領域５１１の上に配されたコンタクトホール５０４の壁面は層間膜５０２によって構成されていてもよい。一方、拡散領域５１１以外の拡散領域の上に配されたコンタクトホール５０４の壁面が、保護膜５０１及び層間膜５０２の積層構造によって構成されていてもよい。
【００５０】
コンタクトホール５０４の形成後、拡散領域とコンタクトホールに配される導電体との電気的な接続をより確実にするために、コンタクトホールを介してイオン注入法を用いてＢＦ２イオンなどの不純物を拡散領域に注入してもよい。イオン注入後、フォトレジストマスク１３２１を除去し、注入した不純物を活性化する。その後、ポリシリコンや金属などの導電体をコンタクトホールに埋め込み、更に配線層の形成を行う。コンタクトホール５０４の形成後の固体撮像装置の製造工程は、既知の技術が使用できるため、詳細な説明は省略する。
【００５１】
以上のような工程を用いることによって、保護膜５０１によって基板５００で発生する応力を低減し、応力に起因する基板の結晶欠陥の発生を抑制する。これによって、上述したように、画素１２０から出力される信号に対して、基板５００の結晶欠陥によって発生するリーク電流の影響を抑制し、得られる撮像画像の画質の低下を抑制することが可能となる。
【００５２】
また、上述したような工程を用いることによって、保護膜５０１に大きく覆われるトランジスタと保護膜５０１が広い範囲で除去されたトランジスタとで、トランジスタの閾値電圧が異ならせることが可能となる。保護膜５０１が基板５００を覆う場合と覆わない場合とで、基板５００で発生する応力が異なるため、拡散領域やトランジスタの面積に対する保護膜５０１の占める面積の割合が異なることで、トランジスタの閾値電圧が異なってくるためである。例えば、画素１２０からの信号を保持する容量に接続された信号の伝達経路上にあるトランジスタと、画素１２０の制御や信号保持部２００の制御を行う制御部３００及び３５０に含まれるトランジスタとで、トランジスタの閾値電圧を異ならせてもよい。それぞれのトランジスタの閾値を決定するために、上述の拡散領域５１１の第１の部分のうち第２の部分以外が占める面積の割合や拡散領域５１２の第３の部分のうち第４の部分が占める面積の割合をそれぞれ決定してもよい。それぞれのトランジスタの上に配される保護膜５０１の範囲を変化させることによって、例えばそれぞれ異なる条件でチャネル領域に不純物注入を行うなどの工程を追加することなく、閾値電圧の異なるトランジスタを形成できる。これによって、工程数を抑えて安価な製造プロセスを構築することも可能となる。
【００５３】
以上、本発明に係る実施形態を４形態示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。例えば、上述の各実施形態において、画素から出力される信号を保持する容量に接続された信号の伝達経路上にあるすべての拡散領域が、保護膜５０１によって覆われないように示されている。しかしながら、少なくとも１つの当該拡散領域で、保護膜５０１の占める割合を低下させることによって、基板５００で発生する応力を低減し、上述した効果を得ることが可能となる。例えば、第３の実施形態において、画素１２０からの信号の伝達経路上に拡散領域を有する信号保持部及び増幅部の保持容量のうち、何れか一方の拡散領域上の保護膜５０１の占める割合を低下させてもよい。また、上述したように、周辺領域１１１は、拡散領域上の保護膜５０１の占める割合を低下させた保持容量２２１及び６２１を複数備え、信号保持部及び増幅部のそれぞれに保持容量２２１及び保持容量６２１が配されてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１００：固体撮像装置、１１０：撮像領域、１１１：周辺領域、１２０：画素、２００：信号保持部、５００：基板、５０４：コンタクトホール
【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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