(57)【要約】【課題】  隣接する画素間を分離するポテンシャルバリアの微細化に伴う光電変換部の感度の低下を抑制した撮像装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  第１半導体領域となる領域が遮蔽され、第３半導体領域となる領域および第４半導体領域となる領域が開口された第１マスクを用いて第２導電型のイオン注入を行なう第１工程と、第３半導体領域となる領域および第４半導体領域となる領域の少なくとも一部が遮蔽された第２マスクを用いて、第１工程のイオン注入で、第３半導体領域となる領域および第４半導体領域となる領域に注入されて形成された不純物領域どうしが接続される領域に第１導電型のイオン注入を行なう第２工程と、を有する。【選択図】  図４
2017045801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を蓄積する第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の下部に配された前記第１導電型の第２半導体領域とを有する光電変換部を有する複数の画素と、
所定方向に沿った断面において、前記第２半導体領域の一方の側に配された前記第１導電型と逆導電型の第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域の他方の側に配された前記第２導電型の第４半導体領域と、を有する撮像装置の製造方法であって、
前記第１半導体領域となる領域が遮蔽され、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域が開口された第１マスクを用いて前記第２導電型のイオン注入を行なう第１工程と、
前記第１半導体領域となる領域の少なくとも一部が開口され、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域の少なくとも一部が遮蔽された第２マスクを用いて、前記第１工程のイオン注入で、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域に注入されて形成された不純物領域どうしが接続される領域に前記第１導電型のイオン注入を行なう第２工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項２】
信号電荷を蓄積する第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の下部に配された前記第１導電型の第２半導体領域とを有する光電変換部を有する複数の画素と、
所定方向に沿った断面において、前記第２半導体領域の一方の側に配された、前記第１導電型と逆導電型の第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域の他方の側に配された前記第２導電型の第４半導体領域と、を有する撮像装置の製造方法であって、
前記第１半導体領域となる領域に遮蔽部を有し、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域に開口部を有する第１マスクを用いて前記第２導電型のイオン注入を行なう第１工程と、
前記第１半導体領域となる領域の少なくとも一部に開口部を有し、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域の少なくとも一部に遮蔽部を有する第２マスクを用いて前記第１導電型のイオン注入を行なう第２工程と、を有し、
前記第１マスクの前記遮蔽部の、前記所定方向の距離Ｐ３がＰ３≦０．６μｍであり、前記第１工程におけるイオン注入のイオン注入エネルギーＥ１およびドーズ量Ｆ１が、２．０ＭｅＶ≦Ｅ１、２．０×１０１１ａｔｍｓ／ｃｍ２≦Ｆ１であり、
前記第２工程におけるイオン注入のイオン注入エネルギーＥ２が、４．０ＭｅＶ≦Ｅ２であることを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程のイオン注入における前記第１導電型のイオンのドーズ量Ｋ１が、０．７×１０１１ａｔｍｓ／ｃｍ２≦Ｋ１であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記イオン注入エネルギーＥ２が、４．０ＭｅＶ≦Ｅ２≦５．０ＭｅＶであることを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の画素が配された画素領域において、
前記第２マスクの開口部が前記第１マスクの遮光部以下の大きさとなり、且つ前記第１マスクの開口部が前記第２マスクの遮光部以下の大きさになるように前記第１マスクと前記第２マスクを形成することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程の前記第２導電型のイオン注入を半導体基板の主面に対して法線方向から行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１工程と、前記第２工程とをこの順に行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２工程と、前記第１工程とをこの順に行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２マスクは、前記第１半導体領域となる領域の一部が開口されており、
前記第２マスクを用いて、前記第１導電型のイオン注入を行なうことで、前記第１半導体領域を形成する第３工程を有することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程の前記イオン注入は、各々が異なるイオン注入エネルギーで行われる複数回の工程を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１工程において、注入される不純物イオンがボロンであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２工程において、注入される不純物イオンがリンであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
信号電荷を蓄積する第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の下部に配された前記第１導電型の第２半導体領域とを有する光電変換部を有する複数の画素と、
所定方向に沿った断面において、前記第２半導体領域の一方の側に配された、前記第１導電型と逆導電型の第２導電型の第３半導体領域と、前記第２半導体領域の他方の側に配された前記第２導電型の第４半導体領域と、を有し、前記第１半導体領域の前記所定方向における長さが１．０μｍよりも小さい撮像装置の製造方法であって、
前記第１半導体領域となる領域が遮蔽され、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域が開口された第１マスクを用いて前記第２導電型のイオン注入を行ない、３．０μｍよりも深い位置に前記第２導電型の半導体領域を形成する第１工程と、
前記第１半導体領域となる領域の少なくとも一部が開口され、前記第３半導体領域となる領域および前記第４半導体領域となる領域が遮蔽された第２マスクを用いて、前記第１工程により形成された前記半導体領域の深さと同じ深さに前記第１導電型のイオン注入を行なう第２工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２工程において、３．０μｍよりも浅い位置に、前記第１導電型のイオン注入を行わないことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記複数の画素の各々は、赤色、緑色、青色、のカラーフィルタのいずれか一つを有し、
前記青色のカラーフィルタを有する画素には、
前記第２工程において、平面視で前記第２半導体領域となる領域に遮蔽部を有する第２マスクを形成し、前記第２工程を行わないことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の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、撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやカムコーダーには、２次元のＣＣＤ型固体撮像装置や増幅型のＭＯＳ型固体撮像装置が用いられている。
【０００３】
特許文献１には増幅型のＭＯＳ型固体撮像装置が記載されている。Ｎ型のエピ層の上に光電変換部のＮ型半導体領域が配され、Ｎ型半導体領域を平面的に囲うようにＰ型のバリア層が配された構成である。バリア層は複数のＰ型半導体領域が深さ方向に積層された構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画素の微細化が進むにつれて隣り合う光電変換部の間の距離が短くなる。特許文献１に開示された構成においては、バリア層として配されたＰ型半導体領域が水平方向でつながる場合がある。もしくは、光電変換部のＮ型半導体領域の下部に拡散し、Ｎ型のエピ層で生じた信号電荷が光電変換部のＮ型半導体領域に到達するのを妨げる恐れがある。このような場合には、光電変換部における電荷収集効率が低下する恐れがある。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、画素の微細化に伴う光電変換部の電荷収集効率の低下を抑制することが可能な撮像装置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】
【０００７】
本発明は、信号電荷を蓄積する第１導電型の第１半導体領域と、第１半導体領域の下部に配された第１導電型の第２半導体領域とを有する光電変換部を有する複数の画素と、所定方向に沿った断面において、第２半導体領域の一方の側に配された第１導電型と逆導電型の第２導電型の第３半導体領域と、第２半導体領域の他方の側に配された第２導電型の第４半導体領域と、を有する撮像装置の製造方法であって、第１半導体領域となる領域が遮蔽され、第３半導体領域となる領域および第４半導体領域となる領域が開口された第１マスクを用いて第２導電型のイオン注入を行なう第１工程と、第３半導体領域となる領域および第４半導体領域となる領域の少なくとも一部が遮蔽された第２マスクを用いて、第１工程のイオン注入で、第３半導体領域となる領域および第４半導体領域となる領域に注入されて形成された不純物領域どうしが接続される領域に第１導電型のイオン注入を行なう第２工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画素の微細化に伴う光電変換部の電荷収集効率の低下を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画素部の平面模式図
【図２】画素部の断面模式図
【図３】撮像装置の製造工程の説明図
【図４】撮像装置の製造工程の説明図
【図５】撮像装置の製造工程の説明図
【図６】画素部の断面模式図
【図７】画素部の断面模式図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
本発明の撮像装置の平面模式図を図１に示す。以下では、第１導電型をＮ型とし、第１導電型と逆導電型の第２導電型をＰ型として説明する。ただし、これに限られずＰ型とＮ型とが入れ替わってもよい。また、各構成を識別するために添え字ａ、ｂを用いる場合があるが、両者を区別する必要が無い場合は添え字をつけずに説明を行なう。
【００１１】
図１に本実施例の撮像装置の平面図、図２に図１の所定方向（Ａ−Ｂ線に沿った方向）における断面図を示す。図２では所定方向の例としてＡ−Ｂ線に沿った方向を示すが、これに限られるものではなく複数の光電変換部が隣り合って配される方向に沿った断面においては同様の構成とすることができる。したがって所定の光電変換部に対し、光電変換部が隣り合う任意の方向において図２のような構成となっている。
【００１２】
以下の説明で、各半導体領域の相対的な位置関係を説明するにあたり、「半導体基板１００の主面に対して深い、浅い」と表現した場合の「半導体基板１００の主面」とは、画素のトランジスタのゲートが配される面を言う。また深さは上述の主面を基準とした距離をいう。
【００１３】
図１に示すように本実施例の撮像装置は複数の画素１１０を有する。ここでは例として画素領域１０に３行、３列の９つの画素１１０が配されている。各画素１１０は光電変換部を有しており、各光電変換部はＮ型半導体領域とＰ型半導体領域のＰＮ接合で構成されている。
【００１４】
図２において光電変換部のＮ型半導体領域は、Ｎ型半導体領域２０２（第１半導体領域）と、Ｎ型半導体領域２０２の下部に配されたＮ型半導体領域２０６（第２半導体領域）を有する。
【００１５】
Ｎ型半導体領域２０２は信号電荷である電子を蓄積する。Ｎ型半導体領域２０６はＮ型半導体領域２０２の下部に配され、光電変換部の感度を高めることができる。Ｎ型半導体領域２０２の不純物濃度をＮ型半導体領域２０６の不純物濃度よりも高くすると、半導体基板深部で発生した電子をＮ型半導体領域２０２に集めやすくなる。
【００１６】
光電変換部のＰ型半導体領域は、Ｐ型半導体領域２０３を有し、さらにＰ型半導体領域２０５を有してもよい。Ｐ型半導体領域２０３は、Ｎ型半導体領域２０６の一方の側（図では左側）に配されるＰ型半導体領域２０３ａ（第３半導体領域）を有する。更に、Ｐ型半導体領域２０３は、Ｎ型半導体領域２０６の他方の側（図では右側）に配されるＰ型半導体領域２０３ｂ（第４半導体領域）を有する。
【００１７】
Ｐ型半導体領域２０３は、隣り合う複数のＮ型半導体領域どうしを電気的に分離するためのバリア領域として機能している。Ｐ型半導体領域２０３は複数のＮ型半導体領域２０６が隣り合って配された領域において複数のＮ型半導体領域２０６の間に配される。更に、Ｐ型半導体領域２０３は複数のＮ型半導体領域２０２が隣り合って配された領域において複数のＮ型半導体領域２０２の間に配してもよい。より好適にはＰ型半導体領域２０３は、平面視において、Ｎ型半導体領域２０２、２０６を囲むように配するとバリア機能が向上するためよい。
【００１８】
半導体基板１００の図示した部分の最深部にはＮ型半導体領域２０１が配される。Ｎ型半導体領域２０１は半導体ウエハの一部である。Ｎ型半導体領域２０１の上部に上述のＰ型半導体領域２０５が配されており、Ｐ型半導体領域２０５によりＮ型半導体領域２０１からＮ型半導体領域２０６へのノイズ電荷の混入を抑制するために設けられている。
【００１９】
Ｐ型半導体領域２０３は深さ方向に複数のＰ型半導体領域が積層された構成となっている。本例では７つのＰ型半導体領域が積層された構成となっている。これらＰ型半導体領域２０３は好ましくは、各Ｐ型半導体領域が連続して配されるように一部重なり領域をもって配された方がよい。もしくは、深さ方向に積層されたＰ型半導体領域の間に、一部、Ｎ型半導体領域が配される場合には、上下のＰ型半導体領域により空乏化するように配されている方がよい。このような構成によれば空乏化したＮ型半導体領域もＰ型半導体領域と同様にバリア領域として機能するためである。
【００２０】
半導体領域２０４は、平面視において、Ｎ型半導体領域２０２と重なる領域を有し、且つ、Ｎ型半導体領域２０６内に形成される領域である。半導体領域２０４は、Ｎ型半導体領域２０２と重なる領域が開口されたマスクを用いて形成された領域であり、好ましくはＮ型半導体領域である。半導体領域２０４がＮ型半導体領域である場合に、半導体領域２０４は光電変換部のＮ型半導体領域の一部を構成する。なお半導体領域２０４が、Ｎ型半導体領域２０６へ電子が移動するようなポテンシャル関係となる低濃度のＰ型半導体領域となり、光電変換部のＰ型半導体領域の一部を構成してもよい。
【００２１】
図７に本発明の実施形態を説明するための比較例を示す。図２と同様の部分には同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
【００２２】
Ｐ型半導体領域９０３ａ、ｂは、Ｐ型半導体領域２０３ａ、ｂと同様に、バリア領域として設けた領域である。半導体基板のより深い位置で生じた電子も信号電荷として用いるためには、深い位置までＰ型半導体領域９０３ａ、ｂを形成する必要がある。一般にイオン注入にて半導体基板の深い位置に半導体領域を形成する場合には、拡散により半導体基板内をイオン注入した不純物が移動しやすい。図に示したように、特に深い位置に配された３つのＰ型半導体領域９０３ａ、および３つのＰ型半導体領域９０３ｂを形成する際に、半導体基板の水平方向、つまり、半導体基板の主面に沿った方向に不純物が拡散する。
【００２３】
そうすると、半導体領域９０４においてＰ型の不純物濃度が上昇し、上昇した部分が信号電荷に対するポテンシャル障壁となる場合がある。ポテンシャル障壁が形成されると、これがバリア領域となる。これはＰ型半導体領域９０３ａ、Ｐ型半導体領域９０３ｂの互いの一部が重なる場合には、ポテンシャル障壁の高さが高くなりやすい。もしくはＰ型半導体領域になっていなくても、Ｐ型半導体領域９０３ａ、９０３ｂの間の半導体領域９０４のＮ型の不純物濃度が低くなることで実質的なポテンシャル障壁になる場合もある。
【００２４】
このように半導体領域９０４がＮ型半導体領域２０６に対してポテンシャル障壁となると、主面に対して深い位置で生じた電荷の光電変換部のＮ型半導体領域への電荷収集効率が下がる恐れがある。
【００２５】
これに対し、図２に示すように半導体領域２０４を設けることで電荷収集効率の低下を抑制することが可能となる。
【００２６】
なお、図１では模式的に各画素１１０に光電変換部となる領域のみを示しているが、さらに各画素のトランジスタを設けてもよい。例えば画素の信号を増幅する増幅トランジスタ、増幅トランジスタの信号をリセットするリセットトランジスタはＰ型半導体領域２０３に重なるように配するのがよい。
【００２７】
また転送トランジスタは、図１においてＮ型半導体領域２０２と示した部分の一部に配するのがよい。ただし光電変換部の電荷を増幅トランジスタに転送する転送トランジスタを有する場合には、Ｎ型半導体領域間とは構成を変えたほうがよい。構成を変えることで、転送トランジスタの転送効率を高めることが可能となる。なお、構成を変えた方がよいとは、例えば転送トランジスタのチャネル部にはＰ型半導体領域２０３を設けない、Ｐ型半導体領域２０３よりも低濃度のＰ型半導体領域を配する、などである。
【００２８】
次に図３〜図４を用いて本実施例の撮像装置の製造工程を説明する。
【００２９】
図３（ａ）ではＮ型半導体領域３０１を有する半導体基板１００を準備する。Ｎ型半導体領域３０１の不純物濃度Ｃ１は例えば４．０×１０１４［ａｔｍｓ／ｃｍ３］≦Ｃ１≦７．０×１０１４［ａｔｍｓ／ｃｍ３］である。Ｎ型半導体領域３０１は、Ｎ型の半導体ウエハの表面にエピタキシャル法により形成することができる。もしくは、Ｐ型の半導体基板にＮ型のイオン注入を行うことでＮ型半導体領域３０１を形成してもよい。
【００３０】
次に図３（ｂ）に示すように、Ｎ型半導体領域３０１中の所定の深さにＰ型半導体領域２０５を形成する。Ｐ型半導体領域２０５はＰ型の不純物イオン（例えばボロン）を注入することで、３．５μｍ≦Ｄ１≦４．５μｍの深さに形成される。Ｐ型半導体領域２０５を形成することでＮ型半導体領域３０１は、半導体基板１００の主面に対して、浅い位置に配されたＮ型半導体領域３０６と、深い位置に配されたＮ型半導体領域２０１になる。
【００３１】
次に図３（ｃ）に示すように、Ｎ型半導体領域２０２となる領域が開口され、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域が遮蔽されたマスク３０２を半導体基板１００の主面に形成する。
【００３２】
次に図３（ｄ）に示すように、マスク３０２を用いてＮ型半導体領域３０６にＮ型のイオン注入を行なうことで、Ｐ型半導体領域２０５よりも浅い位置にＮ型半導体領域２０２を形成する。そしてＮ型半導体領域２０２とＰ型半導体領域２０５との間にはＮ型半導体領域３０７が配される。
【００３３】
具体的には、Ｎ型半導体領域２０２は深さＤ２が、０．２μｍ≦Ｄ２≦０．５μｍとなる位置に形成される。Ｎ型のイオンとしては例えばヒ素を用いる。Ｎ型半導体領域３０６に対しＮ型のイオン注入を行なうため、必然的に、Ｎ型半導体領域２０２の不純物濃度は、Ｎ型半導体領域３０７の不純物濃度よりも高くなる（第３工程）。
【００３４】
次に図４（ａ）に示すように、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域の少なくとも一部が開口され、Ｎ型半導体領域２０２の少なくとも一部が遮蔽されたマスク３０３（第１マスク）を形成する。
【００３５】
そして、図４（ｂ）に示すように、マスク３０３を用いて、Ｐ型のイオン注入を行い、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなるＰ型半導体領域を形成する（第１工程）。第１工程後に、Ｎ型半導体領域３０７のうち残った領域がＮ型半導体領域２０６となる。Ｐ型のイオンとしてはボロンを用いることができる。
【００３６】
本工程におけるイオン注入はイオン注入エネルギーを変えて複数回行なうのがよい。高いイオン注入エネルギーを用いることで、より半導体基板１００の深くにＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域を形成することが可能となる。またこの時、半導体基板１００の主面からＰ型半導体領域２０５までＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域を配した方がよい。このような構造によれば半導体基板１００の主面からＰ型半導体領域２０５の間においてバリア領域を形成することが可能となるためである。
【００３７】
しかし上述の高イオン注入エネルギーでのイオン注入を行なうと、図４（ｂ）に示したように、イオン注入でＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域に注入されて形成された不純物領域どうしが重なる恐れがある。もしくはそれらの間の領域のＮ型の不純物濃度が低くなる領域が生じる恐れがある。
【００３８】
具体的には、例えばＰ型のイオンがボロンの場合に、イオン注入エネルギーＥ１が、１．０ＭｅＶ≦Ｅ１の場合に、そのような領域が発生する恐れがある。さらに、イオン注入エネルギーＥ１が２．５ＭｅＶ≦Ｅ１の場合には上述の領域の発生がより顕著となる。
【００３９】
このようにイオン注入のエネルギーを高くすると、半導体基板１００の主面から深さ方向へのボロンの拡散するためのエネルギーだけでなく、半導体基板１００の主面と平行な方向への拡散に対するエネルギーも大きくなる。そしてＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂを形成する際にイオン注入されて形成された不純物領域どうしの一部が重なるもしくはそれらの間の領域のＮ型の不純物濃度が低くなる領域が生じやすくなる。
【００４０】
更に上述の領域は、各光電変換部間の距離（画素ピッチ）Ｐ１が、Ｐ１≦１．０μｍの場合に生じやすい。上述のイオン注入エネルギーＥ１の範囲および画素ピッチＰ１の範囲、いずれかを満たせば上述の領域が生じる恐れがあるが、より生じやすいのは両者を満たす条件の場合である。このような新たに生じた課題に対し、図４（ｃ）、（ｄ）の工程を行う。
【００４１】
図４（ｃ）に示すように、平面視でＮ型半導体領域２０２の少なくとも一部と重なる領域が開口され、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域の少なくとも一部が遮蔽されたマスク３０４（第２マスク）を形成する。
【００４２】
図４（ｄ）の工程で、マスク３０４を用いて、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域にイオン注入されて形成された不純物領域どうしが重なるもしくはそれらの間の領域のＮ型の不純物濃度が低くなる領域にＮ型のイオン注入（例えばリン）を行なう。図ではこのイオン注入で形成される領域を半導体領域２０４としているが、Ｎ型半導体領域２０６の一部となってもよい（第２工程）。
【００４３】
このように第２工程を行うことでＰ型のイオンが拡散する領域もしくは、拡散によりＮ型の不純物濃度が必要以上に低下する領域にＮ型のイオン注入を行うことで、拡散によるＰ型のイオンの影響を相殺することができる。これにより、拡散によるＰ型のイオンにより生じるポテンシャル障壁の高さを小さくすることができる。このような構成によれば、各光電変換部のＮ型半導体領域２０６とＰ型半導体領域２０５の間に形成され得るポテンシャルバリアを抑制し、空乏層を伸ばすことができるため、小さな画素サイズでも画素の分離特性を保ちつつ高感度を実現することができる。
【００４４】
なお第２工程において、平面視でＮ型半導体領域２０２よりも深い位置に配されたＮ型半導体領域２０６と重なる領域にイオン注入を行うことで、半導体領域２０４を形成する。この時、Ｐ型半導体領域２０３ａおよびＰ型半導体領域２０３ｂが平面視でＮ型半導体領域２０６と重なる位置に最も拡散する深さと同じ深さに、添加不純物濃度のピークを有するイオン注入エネルギーでリンを注入するのがよい。
【００４５】
また第２工程において異なるイオン注入エネルギーで複数回のイオン注入を行なう場合には、異なる深さにＰ型半導体領域２０３が積層された構造となる。この場合は、第２工程においても異なるイオン注入エネルギーを行なってもよい。
【００４６】
ただし第２工程において、深い位置に配されたＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域にイオン注入されて形成された不純物領域どうしの一部が重なるもしくはそれらの間の領域のＮ型の不純物濃度が低くなる領域よりも浅い位置にはイオン注入を行わない方がよい。当該浅い位置に配された領域のＮ型の不純物濃度が高くなるとＮ型半導体領域２０２を空乏化するための電圧が上がってしまうからである。
【００４７】
なお、第２工程におけるイオン注入は、半導体基板１００の主面に対して法線方向に対して行う方がよい。これによりＮ型半導体領域２０６の一部の導電型がＰ型となることを防ぎ、効果的に主面と平行する方向に最も拡散するＰ型の不純物を打ち消すことが出来るため、ブルーミング、混色を抑えつつ高感度の画素を実現することが出来る。
【００４８】
なお、第２工程を行うことで半導体領域２０４が配されるとしたが、Ｎ型半導体領域２０６へ信号電荷を収集できる程度のポテンシャル関係となれば、Ｎ型半導体領域でもＰ型半導体領域でもよい。
【００４９】
なお、本実施例において第１工程、第２工程の前に第３工程を行ったが、これに限られない。また、第２工程においてマスク３０４を形成した後に、マスク３０４を用いて第３工程を行ってもよい。そして、マスク３０４を用いて第３工程を行う場合には、第３工程と第２工程の二つの工程で同じマスク３０４を用いるため、マスク削減が可能となり、コストを抑制することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施例においてマスク３０３は、図１においてＮ型半導体領域２０２となる領域に遮蔽部を有し、平面視でＮ型半導体領域２０２となる領域の周囲を囲むように開口を有している。そしてマスク３０４は、図１においてＮ型半導体領域２０２となる領域に開口を有し、平面視でＮ型半導体領域２０２となる領域の周囲を囲むように遮蔽部を有している。
【００５１】
このような構成において少なくともどちらか一方のマスクを配する際にアライメントずれが生じた場合には、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂのポテンシャル障壁の低い箇所が生じてしまう恐れがある。
【００５２】
具体的には、例えばマスク３０３を用いてＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂを形成した後に、半導体領域２０４を形成する場合がある。この場合には、アライメントずれしたマスク３０４を用いてＮ型のイオンが注入されると、平面視でＮ型半導体領域２０６と重ならないＰ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂが相殺されてしまう恐れがある。そのため局所的に画素を分離するポテンシャルバリアの低い箇所が出来る可能性がある。
【００５３】
そこで複数の画素１１０が配された画素領域１０において、マスク３０４の開口部がマスク３０３の遮蔽部よりも小さくなり、且つマスク３０３の開口部がマスク３０４の遮光部よりも小さくなるようにマスク３０３，３０４の開口部と遮光部を形成した方がよい。
【００５４】
このように形成したマスク３０３とマスク３０４を用いてイオン注入を行うことで、局所的に画素を分離するポテンシャルバリアの低い箇所が生じることを抑制することが可能となる。
【００５５】
一方、このような構成においてマスク３０３とマスク３０４とを配する際にアライメントずれが生じない場合には、マスク３０３の開口部とマスク３０４の遮蔽部とが同一なるように、且つマスク３０３の遮蔽部とマスク３０４の開口部とが同一となるようにマスク３０３，３０４の開口部と遮光部を反転させて形成した方がよい。開口と遮光部を反転させて形成したマスク３０３とマスク３０４を用いてイオン注入を行うことで、局所的に画素を分離するポテンシャルバリアの低い箇所が生じることを抑制することが可能となる。
【００５６】
また各マスクはフォトレジストにより形成したマスクのみを用いて形成してもよいし、不図示のゲート電極、素子分離領域、無機材料を用いたハードマスクなどを用いることもできる。
【００５７】
（実施例２）
本実施例は、基本的な製造工程フローは実施例１と同じである。実施例１で説明したように、光電変換部における電荷収集効率が下がるのは、画素が微細化され、所定方向において光電変換部のＮ型半導体領域の両側に配されるＰ型半導体領域どうしの距離が狭くなった場合である。より顕著に電荷収集効率が低下するのは、実施例１で説明したようにＰ型半導体領域どうしが重なる領域を有し、両者が接続される場合である。しかし両者が接続されていなくても、Ｐ型半導体領域間の距離が短くなる条件で製造すると、電荷収集効率が下がる。本実施例はそのような場合における例に関して説明する。
【００５８】
本実施例では、Ｐ型の不純物としてボロン、Ｎ型の不純物としてリンをイオン注入した場合に関して説明する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて本実施例の撮像装置の製造方法について説明する。
【００５９】
まず図５（ａ）に示すように、第１工程で用いられるマスク３０３は、平面視でＰ型半導体領域２０３ａとなる領域に形成された開口部とＰ型半導体領域２０３ｂとなる領域となる領域に形成された開口部とを有する。そして、Ｎ型半導体領域２０２となる領域に遮蔽部を有している。そして遮蔽部の所定方向に沿った方向における距離Ｐ３はＰ３≦０．６μｍである。この距離は、画素が微細化すればするほど小さくなる距離であるが、０．６μｍよりも小さくなると、電荷収集効率の低下が顕著となる。
【００６０】
図５（ａ）に示したように半導体基板１００にはＮ型半導体領域３０１が配されている。Ｎ型半導体領域３０１の不純物濃度Ｃ３はＣ３≦７．０×１０１４［ａｔｍｓ／ｃｍ３］である。
【００６１】
次に、Ｐ型半導体領域２０３ａ、２０３ｂとなる領域を形成する。図５（ｂ）に示すようにマスク３０３を用いて半導体基板１００の主面に対して、イオン注入エネルギーＥ１として、２．０［ＭｅＶ］≦Ｅ１の条件でボロンを注入する。なお、好適には２．１［ＭｅＶ］≦Ｅ１≦２．７［ＭｅＶ］である。また、このイオン注入時のボロンのドーズ量Ｆ１は、２．０×１０１１［ａｔｍｓ／ｃｍ２］≦Ｆ１である。なお、好適には３．０×１０１１［ａｔｍｓ／ｃｍ２］≦Ｆ１である。このような条件でＰ型半導体領域２０３を形成すると、光電変換部における電荷収集効率が下がることが分かった。
【００６２】
そこで図５（ｃ）に示すようにマスク３０４を用いて、イオン注入エネルギーＥ２として、４．０ＭｅＶ≦Ｅ２の条件でリンを注入する。なお、好適には４．０ＭｅＶ≦Ｅ２≦５．０ＭｅＶである。
【００６３】
この時、注入されるリンのドーズ量Ｋ１は、０．７×１０１１［ａｔｍｓ／ｃｍ２］≦Ｋ１とするのがよい。好適には０．７×１０１１［ａｔｍｓ／ｃｍ２］≦Ｋ１≦２．０×１０１１［ａｔｍｓ／ｃｍ２］である。
【００６４】
本実施例によれば、画素微細化によってＰ型半導体領域どうしの距離が短くなることによる光電変換部における電荷収集効率の低下を抑制することができる。
【００６５】
（実施例３）
本実施例は、基本的な製造工程フローは実施例１、２と同じである。Ｐ型半導体領域２０３ａとなる領域およびＰ型半導体領域２０３ｂとなる領域を形成する際のイオン注入において注入された不純物が拡散することにより電荷収集効率が下がるのは、Ｐ型半導体領域２０３ａおよびＰ型半導体領域２０３ｂを深さ３．０μｍよりも深い位置に形成する際により顕著となる。加えて、Ｎ型半導体領域２０２の上述の所定方向における長さが、１．０μｍよりも小さくなった場合に顕著となる。したがって、両条件を満たす際に、実施例１，２で示した第２工程の第１導電型のイオン注入を行なうのがよい。
【００６６】
（実施例４）
本実施例の撮像装置の断面模式図を図６に示す。本実施例の撮像装置は、実施例１、２の撮像装置に加えて、更に、層間膜４０８、配線４０９、赤色カラーフィルタ４０１、青色カラーフィルタ４０２、緑色カラーフィルタ４０３、マイクロレンズ４００を有している。
【００６７】
そして、１つのマイクロレンズ４００につき１つの光電変換部が配されている。マイクロレンズ４００によって集められた光がカラーフィルタを透過し、各カラーフィルタに応じた波長域の光が、層間膜４０８を通過して各画素の光電変換部に入射される。なお、配線４０９は層間膜４０８の中に配され、典型的には、複数の配線層および各配線層に含まれる複数の導電体から構成される。
【００６８】
本実施例では、赤色カラーフィルタ４０１および緑色カラーフィルタ４０３が配された画素には、実施例１、２に示した製造方法のいずれかを適用し、青色カラーフィルタ４０２には適用しないことを特徴とする。青色カラーフィルタ４０２を上部に有する画素は、半導体基板１００の主面から２．０μｍより深い位置においてボロンが拡散する場合においても、半導体領域２０４を形成するためのリンのイオン注入を行わない。
【００６９】
各々のカラーフィルタは特定波長のみに高い透過性を示す材料で構成されている。例えば、赤色カラーフィルタ４０１を透過する光は長波長の光であり、シリコン吸収係数が低いためＮ型半導体領域２０６の深部まで透過する。一方、青色カラーフィルタ４０２を透過する光は短波長の光であり半導体基板１００の主面からおよそ２．０μｍ程度で入射光の９９％が吸収される。そのため、青色画素でおいて、２．０μｍより深い領域で光電変換される信号は、青色カラーフィルタ４０２で除去できなかった長波長側の光による可能性がある。
【００７０】
または近接する別色画素のカラーフィルタを透過後の光が層間膜４０８と同じの配線４０９などで反射されて青色カラーフィルタ４０２を上部に有する画素の光電変換部に入射するなどが考えられる。これらの別波長の光が青色信号として読みだされると本来の色とは異なるため色再現性に影響が出る。
【００７１】
そこで、Ｎ型半導体領域２０６の主面から２．０μｍ以上の深さにおいて、Ｐ型半導体領域２０３が繋がる場合には、赤色カラーフィルタ４０１を上部に有する画素および緑色カラーフィルタ４０３を上部に有する画素には実施例１と同様にＮ型のイオンを注入し、青色カラーフィルタ４０２を有する画素にはＮ型のイオンを注入しない。
【００７２】
これにより青色カラーフィルタ４０２を上部に有する画素において、平面視でＮ型半導体領域２０６と重なる領域では、Ｐ型半導体領域２０３とＰ型半導体領域２０５が繋がっている。これによりＰ型半導体領域２０３のポテンシャルバリアが他色のＰ型半導体領域２０５によるポテンシャルバリアよりも浅く形成されるため偽信号を防ぐ効果がある。これにより、混色、ブルーミングを抑えつつ高感度を得て、さらに色再現性も向上させる事が出来る。
【符号の説明】
【００７３】
１１０  画素
２０２  第１半導体領域
２０６  第２半導体領域
２０３ａ  第３半導体領域
２０３ｂ  第４半導体領域
【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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