(57)【要約】【課題】浮遊拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる固体撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、第１の第２導電型拡散層１８と第１のゲート絶縁膜１１ｄと第１のゲート電極３５と第２の第２導電型拡散層１９と第２のゲート絶縁膜１１ｂと第２のゲート電極２２と第３の第２導電型拡散層２０を有し、前記第１のゲート電極のゲート長Ｌ2は、前記第２のゲート電極のゲート長Ｌ1と略同一であり、前記第１のゲート電極のゲート幅Ｗ2は、前記第２のゲート電極のゲート幅Ｗ1と略同一であり、第１のゲート電極３５を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、第２のゲート電極２２を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一である固体撮像装置である。【選択図】図６
2017152438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の第２導電型拡散層と、
前記第１の第２導電型拡散層上に形成された第１のゲート絶縁膜と、
前記第１のゲート絶縁膜上に形成された第１のゲート電極と、
前記第１の第２導電型拡散層に形成された第２の第２導電型拡散層と、
前記第１の第２導電型拡散層上に形成された第２のゲート絶縁膜と、
前記第２のゲート絶縁膜上に形成された第２のゲート電極と、
前記第１の第２導電型拡散層に形成された第３の第２導電型拡散層と、
を有し、
前記第１の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第２の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第２の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第３の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、
前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、
前記第１の第２導電型拡散層、前記第２の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第２の第２導電型拡散層、前記第３の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の第２導電型拡散層は、第１導電型ウェルに形成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
第１導電型ウェルと、
前記第１導電型ウェルに形成された第４の第２導電型拡散層と、
前記第１導電型ウェル上に形成された第１のゲート絶縁膜と、
前記第１のゲート絶縁膜上に形成された第１のゲート電極と、
前記第１導電型ウェルに形成された第５の第２導電型拡散層と、
前記第１導電型ウェル上に形成された第２のゲート絶縁膜と、
前記第２のゲート絶縁膜上に形成された第２のゲート電極と、
前記第１導電型ウェルに形成された第６の第２導電型拡散層と、
を有し、
前記第４の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第５の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第５の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第６の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、
前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、
前記第４の第２導電型拡散層、前記第５の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第５の第２導電型拡散層、前記第６の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第１のゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２のゲート絶縁膜の膜厚と略同一であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記第１の第２導電型拡散層における前記第１のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度は、前記第１の第２導電型拡散層における前記第２のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度と略同一であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記第１導電型ウェルにおける前記第１のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度は、前記第１導電型ウェルにおける前記第２のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度と略同一であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
第１の第２導電型拡散層に第２の第２導電型拡散層を形成する工程と、
前記第１の第２導電型拡散層上に第１のゲート絶縁膜及び第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第１のゲート絶縁膜上に第１のゲート電極を形成するとともに、前記第２のゲート絶縁膜上に第２のゲート電極を形成する工程と、
前記第１の第２導電型拡散層に第３の第２導電型拡散層を前記第２のゲート電極に対して自己整合的に形成する工程と、
を有し、
前記第１の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第２の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第２の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第３の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、
前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、
前記第１の第２導電型拡散層、前記第２の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第２の第２導電型拡散層、前記第３の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
第１導電型ウェルに第４の第２導電型拡散層及び第５の第２導電型拡散層を形成する工程と、
前記第１導電型ウェル上に第１のゲート絶縁膜及び第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第１のゲート絶縁膜上に第１のゲート電極を形成するとともに、前記第２のゲート絶縁膜上に第２のゲート電極を形成する工程と、
前記第１導電型ウェルに第６の第２導電型拡散層を前記第２のゲート電極に対して自己整合的に形成する工程と、
を有し、
前記第４の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第５の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第５の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第６の第２導電型拡散層と接続されており、
前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、
前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、
前記第４の第２導電型拡散層、前記第５の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第５の第２導電型拡散層、前記第６の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする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、固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置は、フォトダイオードで生成される光電変換キャリアが一時蓄積するための浮遊拡散層に転送ゲート電極によって転送され、浮遊拡散層に一時蓄積されたキャリアはリセットゲート電極によって拡散層に放出されるようになっている（例えば特許文献１参照）。転送ゲート電極、フォトダイオードの蓄積層及び浮遊拡散層によって転送トランジスターが構成され、リセットゲート電極、浮遊拡散層及び高濃度拡散層によってリセットトランジスターが構成される。
【０００３】
上記の固体撮像装置において、転送ゲート電極及びリセットゲート電極それぞれのオフ時のポテンシャル高さが異なる場合、浮遊拡散層の容量低下または転送残りが起きる場合がある。
【０００４】
図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）に詳細を示す。ここでは、ポテンシャル井戸が深いほどポテンシャル高さが高く、電位が高い。図１６（Ａ）に示すように、リセットゲート電極のオフ時のポテンシャル高さ４１より転送ゲート電極のオフ時のポテンシャル高さ４０の方が低い場合は、転送ゲート電極及びリセットゲート電極それぞれがオフ時に浮遊拡散層に蓄積されたキャリアの一部が放出され、リセットトランジスターの拡散層へ落ちてしまうことがある。そのため、浮遊拡散層の容量が低下することになる。また、図１６（Ｂ）に示すように、転送ゲート電極のオフ時のポテンシャル高さ４０よりリセットゲート電極のオフ時のポテンシャル高さ４１の方が低い場合は、浮遊拡散層の容量は減らないものの、転送元から浮遊拡散層に転送ゲート電極によって転送されたキャリアの一部が逆流して転送元に残される転送残りが生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０８９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の幾つかの態様は、浮遊拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる固体撮像装置またはその製造方法に関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、第１の第２導電型拡散層と、前記第１の第２導電型拡散層上に形成された第１のゲート絶縁膜と、前記第１のゲート絶縁膜上に形成された第１のゲート電極と、前記第１の第２導電型拡散層に形成された第２の第２導電型拡散層と、前記第１の第２導電型拡散層上に形成された第２のゲート絶縁膜と、前記第２のゲート絶縁膜上に形成された第２のゲート電極と、前記第１の第２導電型拡散層に形成された第３の第２導電型拡散層と、を有し、前記第１の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第２の第２導電型拡散層と接続されており、前記第２の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第３の第２導電型拡散層と接続されており、前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、前記第１の第２導電型拡散層、前記第２の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第２の第２導電型拡散層、前記第３の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置である。
【０００８】
上記本発明の一態様によれば、第１のゲート電極のゲート長を、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一とし、前記第１のゲート電極のゲート幅を、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一とし、前記第１の第２導電型拡散層、前記第２の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧を、前記第２の第２導電型拡散層、前記第３の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一とする。これにより、第１のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さと第２のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さを略同一にすることができる。その結果、第２の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【０００９】
また、上記の本発明の一態様において、前記第１の第２導電型拡散層は、第１導電型ウェルに形成されていてもよい。この態様においても、第２の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【００１０】
本発明の一態様は、第１導電型ウェルと、前記第１導電型ウェルに形成された第４の第２導電型拡散層と、前記第１導電型ウェル上に形成された第１のゲート絶縁膜と、前記第１のゲート絶縁膜上に形成された第１のゲート電極と、前記第１導電型ウェルに形成された第５の第２導電型拡散層と、前記第１導電型ウェル上に形成された第２のゲート絶縁膜と、前記第２のゲート絶縁膜上に形成された第２のゲート電極と、前記第１導電型ウェルに形成された第６の第２導電型拡散層と、を有し、前記第４の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第５の第２導電型拡散層と接続されており、前記第５の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第６の第２導電型拡散層と接続されており、前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、前記第４の第２導電型拡散層、前記第５の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第５の第２導電型拡散層、前記第６の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置である。
【００１１】
上記本発明の一態様によれば、第１のゲート電極のゲート長を、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一とし、前記第１のゲート電極のゲート幅を、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一とし、前記第４の第２導電型拡散層、前記第５の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧を、前記第５の第２導電型拡散層、前記第６の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一とする。これにより、第１のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さと第２のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さを略同一にすることができる。その結果、第５の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【００１２】
また、上記の本発明の一態様において、前記第１のゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２のゲート絶縁膜の膜厚と略同一であるとよい。この態様においても、第５の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【００１３】
また、上記の本発明の一態様において、前記第１の第２導電型拡散層における前記第１のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度は、前記第１の第２導電型拡散層における前記第２のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度と略同一であるとよい。この態様においても、第５の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【００１４】
また、上記の本発明の一態様において、前記第１導電型ウェルにおける前記第１のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度は、前記第１導電型ウェルにおける前記第２のゲート電極の下方に位置する不純物領域の濃度と略同一であるとよい。この態様においても、第５の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【００１５】
本発明の一態様は、第１の第２導電型拡散層に第２の第２導電型拡散層を形成する工程と、前記第１の第２導電型拡散層上に第１のゲート絶縁膜及び第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第１のゲート絶縁膜上に第１のゲート電極を形成するとともに、前記第２のゲート絶縁膜上に第２のゲート電極を形成する工程と、前記第１の第２導電型拡散層に第３の第２導電型拡散層を前記第２のゲート電極に対して自己整合的に形成する工程と、を有し、前記第１の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第２の第２導電型拡散層と接続されており、前記第２の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第３の第２導電型拡散層と接続されており、前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、前記第１の第２導電型拡散層、前記第２の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第２の第２導電型拡散層、前記第３の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置の製造方法である。
【００１６】
上記本発明の一態様によれば、第１のゲート電極のゲート長を、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一とし、前記第１のゲート電極のゲート幅を、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一とし、前記第１の第２導電型拡散層、前記第２の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧を、前記第２の第２導電型拡散層、前記第３の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一とする。これにより、第１のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さと第２のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さを略同一にすることができる。その結果、第２の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【００１７】
本発明の一態様は、第１導電型ウェルに第４の第２導電型拡散層及び第５の第２導電型拡散層を形成する工程と、前記第１導電型ウェル上に第１のゲート絶縁膜及び第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第１のゲート絶縁膜上に第１のゲート電極を形成するとともに、前記第２のゲート絶縁膜上に第２のゲート電極を形成する工程と、前記第１導電型ウェルに第６の第２導電型拡散層を前記第２のゲート電極に対して自己整合的に形成する工程と、を有し、前記第４の第２導電型拡散層は、前記第１のゲート電極によって前記第５の第２導電型拡散層と接続されており、前記第５の第２導電型拡散層は、前記第２のゲート電極によって前記第６の第２導電型拡散層と接続されており、前記第１のゲート電極のゲート長は、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一であり、前記第１のゲート電極のゲート幅は、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一であり、前記第４の第２導電型拡散層、前記第５の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧は、前記第５の第２導電型拡散層、前記第６の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一であることを特徴とする固体撮像装置の製造方法である。
【００１８】
上記本発明の一態様によれば、第１のゲート電極のゲート長を、前記第２のゲート電極のゲート長と略同一とし、前記第１のゲート電極のゲート幅を、前記第２のゲート電極のゲート幅と略同一とし、前記第４の第２導電型拡散層、前記第５の第２導電型拡散層及び前記第１のゲート電極を含む第１のトランジスターのしきい値電圧を、前記第５の第２導電型拡散層、前記第６の第２導電型拡散層及び前記第２のゲート電極を含む第２のトランジスターのしきい値電圧と略同一とする。これにより、第１のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さと第２のゲート電極のオフ時のポテンシャル高さを略同一にすることができる。その結果、第５の第２導電型拡散層の容量低下または転送残りを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）は本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すｂ−ｂ'線に沿った断面図。
【図２】図１（Ｃ）に示すＮ型浮遊拡散層のＮ型低濃度領域１８からＰ型表面拡散層１６とＰ型高濃度ウェル１５を無くしたものの断面図。
【図３】本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図。
【図４】本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図。
【図５】（Ａ）は本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図。
【図６】（Ａ）は本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すｂ−ｂ'線に沿った断面図。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は図６に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は図６に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図。
【図９】（Ａ）は本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）に示すｂ−ｂ'線に沿った断面図。
【図１０】図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための図。
【図１１】図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための図。
【図１２】図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための図。
【図１３】図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための図。
【図１４】図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための駆動シーケンスの図。
【図１５】図１（Ｂ）に示す固体撮像装置の断面図と、その固体撮像装置の電荷転送動作を示す図。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は従来の固体撮像素子における転送ゲート電極及びリセットゲート電極それぞれのオフ時のポテンシャル高さを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２１】
［実施の形態１］
図１（Ａ）は、本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）に示すｂ−ｂ'線に沿った断面図である。
【００２２】
半導体基板としてのＮ型シリコン基板１１にはＰ型ウェル１２が形成されており、Ｐ型ウェル１２には素子分離膜としてのＬＯＣＯＳ酸化膜１３が形成されている。ＬＯＣＯＳ酸化膜１３の内側にはアクティブ領域１４が形成される。ＬＯＣＯＳ酸化膜１３の下及びアクティブ領域１４側（素子領域側）にはＰ型高濃度ウェル１５が形成されている。Ｐ型高濃度ウェル１５はＰ型ウェル１２より高濃度のウェルである。これにより、Ｐ型高濃度ウェル１５が画素の分離領域を形成するウェルを兼ねることができ、素子分離の機能を高めることができる。なお、本実施の形態では、素子分離膜としてＬＯＣＯＳ酸化膜１３を用いているが、これに限定されるものではなく、トレンチ素子分離膜等の他の素子分離膜を用いることも可能である。
【００２３】
Ｐ型高濃度ウェル１５の内側に位置するＰ型ウェル１２にはＮ型蓄積層１７が形成されている。Ｎ型蓄積層１７は、光電変換キャリアを蓄積する層であり、光電変換素子（フォトダイオード）２３の一部を構成する。
【００２４】
Ｐ型ウェル１２の表面上にはゲート絶縁膜１１ａを介して転送ゲート電極（以下、「転送電極」ともいう。）２１が形成されており、Ｐ型ウェル１２の表面上にはゲート絶縁膜１１ｂを介してリセットゲート電極（以下、「リセット電極」ともいう。）２２が形成されている。
【００２５】
Ｐ型高濃度ウェル１５の内側に位置するＰ型ウェル１２にはＮ型低濃度拡散層１８が形成されており、Ｎ型低濃度拡散層１８は転送電極２１とリセット電極２２の相互間に位置する。Ｎ型低濃度拡散層１８は、転送電極２１とリセット電極２２の相互間に位置するＬＯＣＯＳ酸化膜１３、転送電極２１及びリセット電極２２に対して自己整合的に形成されている。Ｎ型低濃度拡散層１８の表面にはＮ型中濃度拡散層１９が形成されており、Ｎ型低濃度拡散層１８及びＮ型中濃度拡散層１９によってＮ型浮遊拡散層２４が形成される。つまり、Ｎ型浮遊拡散層２４は、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３の相互間に位置し、且つ転送電極２１とリセット電極２２との間に位置する。
【００２６】
Ｎ型浮遊拡散層２４は、転送電極２１によってＮ型蓄積層１７と接続されている。つまり、転送電極２１、Ｎ型蓄積層１７及びＮ型浮遊拡散層２４によって転送トランジスターが構成され、光電変換素子２３のＮ型蓄積層１７に光電変換キャリアが蓄積され、その光電変換キャリアは転送電極２１によってＮ型浮遊拡散層２４に転送される。
【００２７】
Ｐ型高濃度ウェル１５の内側に位置するＰ型ウェル１２にはＮ型高濃度拡散層２０が形成されており、Ｎ型高濃度拡散層２０はリセット電極２２に対して自己整合的に形成されている。Ｎ型高濃度拡散層２０、Ｎ型低濃度拡散層１８、Ｎ型蓄積層１７の順に深さが深くなっている（図１（Ｂ）参照）。
【００２８】
Ｎ型浮遊拡散層２４は、リセット電極２２によってＮ型高濃度拡散層２０と接続されている。つまり、リセット電極２２、Ｎ型浮遊拡散層２４及びＮ型高濃度拡散層２０によってリセットトランジスターが構成され、Ｎ型浮遊拡散層２４に一時蓄積されたキャリアはリセット電極２２によってＮ型高濃度拡散層２０に放出される。
【００２９】
Ｎ型蓄積層１７の表面及びＮ型蓄積層１７に隣接するＰ型高濃度ウェル１５の表面にはＰ型表面拡散層１６が形成されている。このＰ型表面拡散層１６の濃度はＰ型ウェル１２の濃度より高い。このＰ型表面拡散層１６は、光電変換素子２３において光によらない熱励起キャリアによって生じる暗電流を抑制する為に設けるピニング層を兼ねる。
【００３０】
また、Ｐ型表面拡散層１６は、Ｎ型低濃度拡散層１８の表面にも形成され、転送電極２１からリセット電極２２まで連続的に形成されている。Ｐ型表面拡散層１６は、転送電極２１、リセット電極２２、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３及びレジストマスク（図示せず）をマスクとしてイオン注入されることで形成されている。このレジストマスクの開口領域１６ａは図１（Ａ）に示されている。Ｐ型表面拡散層１６は、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３のアクティブ領域１４側（素子領域側）に形成されている。Ｐ型表面拡散層１６はＰ型高濃度ウェル１５に電気的に接続されており、Ｐ型高濃度ウェル１５はＰ型ウェル１２に電気的に接続されている。これにより、Ｐ型ウェル１２の電位を表面に伝えることができる。
【００３１】
また、Ｎ型低濃度拡散層１８の表面に形成されるＰ型表面拡散層１６と、Ｎ型蓄積層１７の表面に形成されるＰ型表面拡散層１６を同じイオン注入工程で形成することにより、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減できる。
【００３２】
図１（Ｃ）に示すように、Ｐ型高濃度ウェル１５は、Ｎ型浮遊拡散層２４のＮ型低濃度拡散層１８の側面とＰ型ウェル１２との境界に形成されており、Ｎ型低濃度拡散層１８の底面には形成されていない。
【００３３】
Ｐ型高濃度ウェル１５は、転送トランジスターのチャネル幅方向のアクティブ領域１４の端部、リセットトランジスターのチャネル幅方向のアクティブ領域１４の端部、Ｎ型浮遊拡散層２４のキャリア転送方向に垂直な方向のアクティブ領域１４の端部に連続的に形成されている。
【００３４】
Ｐ型表面拡散層１６は、転送トランジスターのチャネル幅方向のアクティブ領域１４の端部、リセットトランジスターのチャネル幅方向のアクティブ領域１４の端部、Ｎ型浮遊拡散層２４のキャリア転送方向に垂直な方向のアクティブ領域１４の端部を含み、Ｎ型中濃度拡散層１９近くまで延在する。
【００３５】
本実施の形態によれば、図１（Ｃ）に示すようにＮ型浮遊拡散層２４が反対導電型のＰ型表面拡散層１６とＰ型高濃度ウェル１５に挟まれることにより、Ｎ型浮遊拡散層２４のキャリア蓄積領域の周囲を空乏化させることができ、キャリア蓄積領域の容量を小さくすることができる。従って、転送効率を犠牲にすることなく（転送路の幅に関係なく）、Ｎ型浮遊拡散層２４の低容量化を実現できる。
【００３６】
つまり、転送路の幅を大きくして転送効率を高くしても、Ｎ型浮遊拡散層２４がＰ型表面拡散層１６とＰ型高濃度ウェル１５に挟まれることで、Ｎ型浮遊拡散層２４のキャリア蓄積領域の周囲を空乏化して、キャリア蓄積領域の容量を小さくすることができる。従って、光電変換キャリアを電圧に変換する変換ゲインを大きくすることができる。
【００３７】
上記の効果をさらに詳細に説明する。
図２は、図１（Ｃ）に示すＮ型浮遊拡散層２４のＮ型低濃度領域１８からＰ型表面拡散層１６とＰ型高濃度ウェル１５を無くしたものの断面図である。
【００３８】
図１（Ｃ）に示すＮ型低濃度拡散層１８にはＰ型表面拡散層１６とＰ型高濃度ウェル１５によって空乏層が形成されるのに対し、図２に示すＮ型低濃度拡散層１８には、Ｐ型表面拡散層１６とＰ型高濃度ウェル１５が無いため、そのような空乏層は形成されない。それにより、図１（Ｃ）に示すＮ型浮遊拡散層２４では、キャリア蓄積領域の容量（断面積）を小さくすることができる。キャリアの蓄積量Ｑとキャリア蓄積領域の容量Ｃと出力電圧Ｖとの関係はＶ＝Ｑ／Ｃであるため、容量Ｃを小さくすればキャリア蓄積領域に蓄積されるキャリアが同じ数でも出力電圧Ｖを高くすることができる。よって、光電変換キャリアを電圧に変換する変換ゲインを大きくすることができる。
【００３９】
なお、Ｎ型浮遊拡散層２４の低容量化を実現するためにはＰ型表面拡散層１６及びＰ型高濃度ウェル１５それぞれの濃度がＰ型ウェル１２の濃度より高くなくてもよい。
【００４０】
Ｎ型蓄積層１７は、転送電極２１によってＮ型浮遊拡散層２４と接続されている。Ｎ型浮遊拡散層２４は、リセット電極２２によってＮ型濃度拡散層２０と接続されている。転送電極２１のゲート長Ｌ4は、リセット電極２２のゲート長Ｌ3と略同一である。ここでいう「Ｌ4がＬ3と略同一」とは、リセット電極２２の寸法Ｌ3及び転送電極２１の寸法Ｌ4を所定の寸法に設定した場合、その所定の寸法に対して±１４％以内の範囲にＬ3とＬ4が含まれていることを意味する。
【００４１】
転送電極２１のゲート幅Ｗ4は、リセット電極２２のゲート幅Ｗ3と略同一である。ゲート幅Ｗ3及びゲート幅Ｗ4は、図１（Ａ）に示すアクティブ領域１４の寸法W3及びW4に相当する。ここでいう「Ｗ4がＷ3と略同一」とは、Ｗ3とＷ4を所定の寸法に設定した場合、その所定の寸法に対して±１１％以内の範囲にＷ3とＷ4が含まれていることを意味する。
【００４２】
また、Ｎ型蓄積層１７、Ｎ型浮遊拡散層２４及び転送電極２１を含む転送トランジスターのしきい値電圧Ｖth3は、Ｎ型浮遊拡散層２４、Ｎ型高濃度拡散層２０及びリセット電極２２を含むリセットトランジスターのしきい値電圧Ｖth4と略同一である。ここでいう「Ｖth3がＶth4と略同一」とは、Ｖth3とＶth4を所定のしきい値に設定した場合、その所定のしきい値に対して±３．０％以内の範囲にＶth3とＶth4が含まれていることを意味する。
【００４３】
ゲート絶縁膜１１ａの膜厚Ｔ4は、ゲート絶縁膜１１ｂの膜厚Ｔ3と略同一である。ここでいう「Ｔ4がＴ3と略同一」とは、Ｔ3とＴ4を所定の厚さに設定した場合、その所定の厚さに対して±１０％以内の範囲にＴ3とＴ4が含まれていることを意味する。
【００４４】
Ｐ型ウェル１２における転送電極２１の下方に位置する不純物領域１２ａの濃度は、Ｐ型ウェル１２におけるリセット電極２２の下方に位置する不純物領域１２ｂの濃度と略同一である。ここでいう「不純物領域１２ａの濃度が不純物領域１２ｂの濃度と略同一」とは、転送電極２１の下方に位置する不純物領域１２ａの濃度とリセット電極２２下方に位置する不純物領域１２ｂの濃度を所定の濃度に設定した場合、その所定の濃度に対して±３％以内の範囲に不純物領域１２ａの濃度と不純物領域１２ｂの濃度が含まれていることを意味する。
【００４５】
次に、図１に示す固体撮像装置の製造方法について説明する。
まず、Ｎ型シリコン基板１１にＬＯＣＯＳ酸化膜１３を形成する。これにより、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３の内側にはアクティブ領域１４が形成される。次いで、Ｎ型シリコン基板１１に不純物をイオン注入することでＰ型ウェル１２を形成する。次いで、Ｐ型ウェル１２に不純物をイオン注入することでＰ型高濃度ウェル１５を形成する。Ｐ型高濃度ウェル１５は分離領域としても機能する。
【００４６】
次に、Ｐ型ウェル１２に不純物をイオン注入することでＮ型蓄積層１７、Ｎ型浮遊拡散層２４のＮ型低濃度拡散層１８及びＮ型中濃度拡散層１９を形成する。
【００４７】
この後、Ｎ型シリコン基板１１の表面を熱酸化することで、Ｎ型シリコン基板１１の表面にゲート絶縁膜１１ａ，１１ｂとなるゲート酸化膜を形成する。次いで、ゲート酸化膜上にポリシリコン膜を成膜し、このポリシリコン膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、ゲート絶縁膜１１ａ上には転送電極２１が形成され、ゲート絶縁膜１１ｂ上にはリセット電極２２が形成される。
【００４８】
次に、転送電極２１、リセット電極２２、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３及びレジストマスク（図示せず）をマスクとして、Ｎ型蓄積層１７に不純物をイオン注入することでＰ型表面拡散層１６を形成する。また、リセット電極２２をマスクとして自己整合的にＰ型ウェル１２にＮ型高濃度拡散層２０を形成する。
【００４９】
本実施の形態によれば、転送電極２１のゲート長Ｌ4をリセット電極２２のゲート長Ｌ3と略同一とし、転送電極２１のゲート幅Ｗ4をリセット電極２２のゲート幅Ｗ3と略同一とする。また、Ｎ型蓄積層１７、Ｎ型浮遊拡散層２４及び転送電極２１を含む転送トランジスターのしきい値電圧Ｖth3を、Ｎ型浮遊拡散層２４、Ｎ型高濃度拡散層２０及びリセット電極２２を含むリセットトランジスターのしきい値電圧Ｖth4と略同一とする。これにより、図１５に示すように、転送電極２１のオフ時のポテンシャル高さ３８とリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さ３９を略同一にすることができる。その結果、転送電極２１及びリセット電極２２それぞれがオフ時にＮ型浮遊拡散層２４に蓄積されたキャリアの一部が放出されてＮ型浮遊拡散層２４の容量が低下することを抑制できる。別言すれば、定められた拡散濃度の中でＮ型浮遊拡散層２４の容量を最大化することができる。また、転送電極２１及びリセット電極２２それぞれがオフ時に、転送元からＮ型浮遊拡散層２４に転送電極２１によって転送されたキャリアの一部が転送元に残される転送残りを抑制できる。なお、図１５は、図１（Ｂ）に示す固体撮像装置の断面図と、その固体撮像装置の電荷転送動作を示す図である。
【００５０】
また、ゲート絶縁膜１１ａの膜厚Ｔ4をゲート絶縁膜１１ｂの膜厚Ｔ3と略同一とすることで、転送電極２１のオフ時のポテンシャル高さとリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さをより同一に近づけることができる。これにより、Ｎ型浮遊拡散層２４の容量低下または転送残りをより抑制することができる。
【００５１】
また、Ｐ型ウェル１２における転送電極２１の下方に位置する不純物領域１２ａの濃度を、Ｐ型ウェル１２におけるリセット電極２２の下方に位置する不純物領域１２ｂの濃度と略同一とする。これにより、転送電極２１のオフ時のポテンシャル高さとリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さをより同一に近づけることができる。これにより、Ｎ型浮遊拡散層２４の容量低下または転送残りをより抑制することができる。
【００５２】
また、本実施の形態１では、Ｐ型ウェル１２を第１導電型ウェルと読み替え、Ｎ型蓄積層１７を第４の第２導電型拡散層と読み替え、Ｎ型浮遊拡散層２４を第５の第２導電型拡散層と読み替え、Ｎ型高濃度拡散層２０を第６の第２導電型拡散層と読み替え、転送電極２１を第１のゲート電極と読み替え、リセット電極２２を第２のゲート電極と読み替えてもよい。
【００５３】
［実施の形態２］
図３は、本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図であり、図１（Ａ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５４】
転送電極２１と対向するリセット電極２２の側面の長手方向と平行方向のＮ型浮遊拡散層のＮ型低濃度拡散層１８ａは、転送電極２１側の幅５２よりリセット電極２２側の幅５１の方が広い。つまり、Ｎ型低濃度拡散層１８ａの幅５１，５２はＰ型高濃度ウェル１５ａの相互間隔に相当するため、本実施の形態では、Ｐ型高濃度ウェル１５ａの相互間隔を転送電極２１側よりリセット電極２２側の方を広くすることで、転送電極２１側のＮ型低濃度拡散層１８ａの幅５２よりリセット電極２２側のＮ型低濃度拡散層１８ａの幅５１を広くすることができる。
【００５５】
本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、Ｐ型高濃度ウェル１５ａを形成するアクティブ領域１４の端部からの幅を、転送トランジスターからリセットトランジスターへ向かうほど小さくすることで、Ｎ型浮遊拡散層のＮ型低濃度拡散層１８ａの空乏化する領域（断面積）を大きくすることがでる。その結果、キャリアが流れ易いポテンシャルプロファイルを形成させることができる。よって、キャリアの転送が容易となる。
【００５６】
［実施の形態３］
図４は、本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図であり、図１（Ａ）と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５７】
転送電極２１と対向するリセット電極２２の側面の長手方向と平行方向のＰ型表面拡散層は、転送電極２１側の幅５４よりリセット電極２２側の幅５３の方が狭い。これにより、Ｐ型表面拡散層の相互間に位置するＮ型低濃度拡散層１８の幅を、転送電極２１側よりリセット電極２２側の方が広くすることができる。
【００５８】
Ｐ型表面拡散層は、転送電極２１、リセット電極２２、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３及びレジストマスク（図示せず）をマスクとしてイオン注入されることで形成されている。このレジストマスクの開口領域１６ｂは図４に示されている。
【００５９】
本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、Ｐ型表面拡散層を形成するアクティブ領域１４の端部からの幅を、転送トランジスターからリセットトランジスターへ向かうほど小さくすることで、Ｎ型浮遊拡散層のＮ型低濃度拡散層１８の空乏化する領域（断面積）を大きくすることがでる。その結果、キャリアが流れ易いポテンシャルプロファイルを形成させることができる。よって、キャリアの転送が容易となる。
【００６０】
［実施の形態４］
図５（Ａ）は、本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
本実施の形態による固体撮像装置は、転送電極２１とＮ型浮遊拡散層２４との間にキャリア一時蓄積層３２と転送電極３１を配置する点が実施の形態１と異なる。つまり、Ｐ型ウェル１２の表面にゲート絶縁膜１１ｃを介して転送電極３１が形成されており、Ｐ型ウェル１２にはキャリアを一時蓄積するＮ型蓄積層３３が形成されている。Ｎ型蓄積層３３の表面にはＰ型表面拡散層１６が形成されている。
【００６２】
Ｎ型蓄積層３３は、転送電極２１によってＮ型蓄積層１７と接続され、転送電極３１によってＮ型浮遊拡散層２４と接続されている。つまり、転送電極２１、Ｎ型蓄積層１７及びＮ型蓄積層３３によって転送トランジスターが構成され、光電変換素子２３のＮ型蓄積層１７に光電変換キャリアが蓄積され、その光電変換キャリアは転送電極２１によってＮ型蓄積層３３に転送される。また、転送電極３１、Ｎ型浮遊拡散層２４及びＮ型蓄積層３３によって転送トランジスターが構成され、Ｎ型蓄積層３３に一時蓄積されたキャリアは転送電極３１によってＮ型浮遊拡散層２４に転送される。
【００６３】
本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、Ｎ型蓄積層３３にキャリアを一時蓄積することで、読み出し処理等の他の処理を行う時間をかせぐことができ、また一括電子シャッターの動作や解像度の制御が容易となる。
【００６４】
［実施の形態５］
図６（Ａ）は、本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図であり、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示すｂ−ｂ'線に沿った断面図であり、図５と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６５】
本実施の形態による固体撮像装置は、Ｎ型浮遊拡散層のＮ型低濃度拡散層１８の表面にゲート絶縁膜１１ｄを介して障壁電極３５が形成されている点が実施の形態４と異なり、障壁電極３５は転送電極３１の隣に位置する。
【００６６】
本実施の形態では、障壁電極３５を接地電位（ＧＮＤ）に固定することで、Ｎ型蓄積層３３に一時蓄積されたキャリアを転送電極３１によってＮ型浮遊拡散層２４に転送する際の障壁を作ることができる。それにより、読み出し時間を短くするなどの高速処理が容易になり、ノイズの低減にも役立つ。
【００６７】
Ｎ型低濃度拡散層１８は、障壁電極３５によってＮ型中濃度拡散層１９と接続されている。つまり障壁電極３５、Ｎ型低濃度拡散層１８及びＮ型中濃度拡散層１９によって転送トランジスター（第１のトランジスター）が構成される。Ｎ型中濃度拡散層１９は、リセット電極２２によってＮ型高濃度拡散層２０と接続されている。つまりリセット電極２２、Ｎ型中濃度拡散層１９及びＮ型高濃度拡散層２０によってリセットトランジスター（第２のトランジスター）が構成される。障壁電極３５のゲート長Ｌ2は、リセット電極２２のゲート長Ｌ1と略同一である。ここでいう「Ｌ2がＬ1と略同一」とは、リセット電極２２の寸法Ｌ1及び障壁電極３５の寸法Ｌ2を所定の寸法に設定した場合、その所定の寸法に対して±１４％以内の範囲にＬ1とＬ2が含まれていることを意味する。
【００６８】
障壁電極３５のゲート幅Ｗ2は、リセット電極２２のゲート幅Ｗ1と略同一である。ゲート幅Ｗ1及びゲート幅Ｗ2は、図６（Ａ）に示すアクティブ領域１４の寸法W１及びW2に相当する。ここでいう「Ｗ2がＷ1と略同一」とは、Ｗ1とＷ2を所定の寸法に設定した場合、その所定の寸法に対して±１１％以内の範囲にＷ1とＷ2が含まれていることを意味する。
【００６９】
また、Ｎ型低濃度拡散層１８、Ｎ型中濃度拡散層１９及び障壁電極３５を含む第１のトランジスターのしきい値電圧Ｖth1は、Ｎ型中濃度拡散層１９、Ｎ型高濃度拡散層２０及びリセット電極２２を含む第２のトランジスターのしきい値電圧Ｖth2と略同一である。ここでいう「Ｖth1がＶth2と略同一」とは、Ｖth1とＶth2を所定のしきい値に設定した場合、その所定のしきい値に対して±３．０％以内の範囲にＶth1とＶth2が含まれていることを意味する。
【００７０】
ゲート絶縁膜１１ｄの膜厚Ｔ2は、ゲート絶縁膜１１ｂの膜厚Ｔ1と略同一である。ここでいう「Ｔ2がＴ1と略同一」とは、Ｔ1とＴ2を所定の厚さに設定した場合、その所定の厚さに対して±１０％以内の範囲にＴ1とＴ2が含まれていることを意味する。
【００７１】
Ｎ型低濃度拡散層１８における障壁電極３５の下方に位置する不純物領域１８ｂの濃度は、Ｎ型低濃度拡散層１８におけるリセット電極２２の下方に位置する不純物領域１８ｃの濃度と略同一である。ここでいう「不純物領域１８ｂの濃度が不純物領域１８ｃの濃度と略同一」とは、障壁電極３５の下方に位置する不純物領域１８ｂの濃度とリセット電極２２下方に位置する不純物領域１８ｃの濃度を所定の濃度に設定した場合、その所定の濃度に対して±３％以内の範囲に不純物領域１８ｂの濃度と不純物領域１８ｃの濃度が含まれていることを意味する。
【００７２】
図７及び図８は、図６に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００７３】
まず、図７（Ａ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１１にＬＯＣＯＳ酸化膜１３を形成する。これにより、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３の内側にはアクティブ領域１４が形成される。次いで、Ｎ型シリコン基板１１に不純物をイオン注入することでＰ型ウェル１２を形成する。次いで、Ｐ型ウェル１２に不純物をイオン注入することでＰ型高濃度ウェル１５を形成する。Ｐ型高濃度ウェル１５は分離領域としても機能する。
【００７４】
次に、図７（Ｂ）に示すように、Ｐ型ウェル１２に不純物をイオン注入することでＮ型蓄積層１７，３３、Ｎ型浮遊拡散層のＮ型低濃度拡散層１８及びＮ型中濃度拡散層１９を形成する。
【００７５】
この後、図８（Ａ）に示すように、Ｎ型シリコン基板１１の表面を熱酸化することで、Ｎ型シリコン基板１１の表面にゲート絶縁膜１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとなるゲート酸化膜を形成する。次いで、ゲート酸化膜上にポリシリコン膜を成膜し、このポリシリコン膜をフォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によりパターニングする。これにより、ゲート絶縁膜１１ａ上には転送電極２１が形成され、ゲート絶縁膜１１ｂ上にはリセット電極２２が形成され、ゲート絶縁膜１１ｃ上には転送電極３１が形成され、ゲート絶縁膜１１ｄ上には障壁電極３５が形成される。
【００７６】
次に、図８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、転送電極２１，３１、障壁電極３５、リセット電極２２、ＬＯＣＯＳ酸化膜１３及びレジストマスク（図示せず）をマスクとして、Ｎ型蓄積層１７，３３及びＮ型低濃度拡散層１８に不純物をイオン注入することでＰ型表面拡散層１６を形成する。この際に使用するレジストマスクは、図６（Ａ）に示す開口領域１６ｃを有している。また、リセット電極２２をマスクとして自己整合的にＮ型低濃度拡散層１８にＮ型高濃度拡散層２０を形成する。
【００７７】
本実施の形態によれば、障壁電極３５のゲート長Ｌ2をリセット電極２２のゲート長Ｌ1と略同一とし、障壁電極３５のゲート幅Ｗ2をリセット電極２２のゲート幅Ｗ1と略同一とする。また、Ｎ型低濃度拡散層１８、Ｎ型中濃度拡散層１９及び障壁電極３５を含む第１のトランジスターのしきい値電圧Ｖth1を、Ｎ型中濃度拡散層１９、Ｎ型高濃度拡散層２０及びリセット電極２２を含む第２のトランジスターのしきい値電圧Ｖth2と略同一とする。これにより、障壁電極３５のオフ時のポテンシャル高さとリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さを略同一にすることができる。その結果、障壁電極３５及びリセット電極２２それぞれがオフ時にＮ型中濃度拡散層１９に蓄積されたキャリアの一部が放出されてＮ型中濃度拡散層１９の容量が低下することを抑制できる。別言すれば、定められた拡散濃度の中でＮ型中濃度拡散層１９の容量を最大化することができる。また、障壁電極３５及びリセット電極２２それぞれがオフ時に、転送元からＮ型中濃度拡散層１９に障壁電極３５によって転送されたキャリアの一部が転送元に残される転送残りを抑制できる。
【００７８】
また、ゲート絶縁膜１１ｄの膜厚Ｔ2をゲート絶縁膜１１ｂの膜厚Ｔ1と略同一とすることで、障壁電極３５のオフ時のポテンシャル高さとリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さをより同一に近づけることができる。これにより、Ｎ型中濃度拡散層１９の容量低下または転送残りをより抑制することができる。
【００７９】
また、Ｎ型低濃度拡散層１８における障壁電極３５の下方に位置する不純物領域１８ｂの濃度を、Ｎ型低濃度拡散層１８におけるリセット電極２２の下方に位置する不純物領域１８ｃの濃度と略同一とする。これにより、障壁電極３５のオフ時のポテンシャル高さとリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さをより同一に近づけることができる。これにより、Ｎ型中濃度拡散層１９の容量低下または転送残りをより抑制することができる
【００８０】
また、本実施の形態では、Ｎ型低濃度拡散層１８の表面に形成されるＰ型表面拡散層１６と、Ｎ型蓄積層１７，３３の表面に形成されるピニング層を兼ねるＰ型表面拡散層１６を同じイオン注入工程で形成することにより、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減できる。
【００８１】
［実施の形態６］
図９（Ａ）は、本発明の一態様に係る固体撮像装置を示す平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示すａ−ａ'線に沿った断面図であり、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）に示すｂ−ｂ'線に沿った断面図であり、図６と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８２】
本実施の形態による固体撮像装置は、Ｐ型表面拡散層１６を形成する際のレジストマスクの開口領域１６ｄが、図９（Ａ）に示すとおりであり、図６（Ａ）に示す開口領域１６ｃと異なる。つまり、図９（Ａ）に示すレジストマスクの開口領域１６ｄでは、Ｎ型中濃度拡散層１９及びその周囲が開口されていないのに対し、図６（Ａ）に示すレジストマスクの開口領域１６ｃでは、Ｎ型中濃度拡散層１９及びその周囲と障壁電極３５からリセット電極２２まで連続的に開口されていない。
【００８３】
本実施の形態においても実施の形態５と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
［実施の形態７］
図１０〜図１３は、図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための図である。図１４は、図６に示す固体撮像装置の電荷転送動作を説明するための駆動シーケンスである。
【００８５】
図１０に示すように、フォトダイオードで電荷が蓄積され、Ｎ型蓄積層３３に電荷が一時蓄積される（０）。次いで、Ｎ型浮遊拡散層に蓄積された電荷をリセットトランジスターRst Trによってリセットする（１）。これが図１４に示す１画素目のリセット動作に相当する。
【００８６】
次に、図１１に示すように、Ｎ型蓄積層３３に蓄積された電荷を、第二転送ゲートをＯｎすることで第二転送ゲートとＮ型低濃度拡散層１８の低濃度蓄積領域のオーバーラップ領域に転送する（２）。これが図１４に示す１画素目の第２転送動作に相当する。次いで、第二転送ゲートをＯｎのままで、Ｎ型浮遊拡散層の電位レベルを増幅トランジスターのソースフォロアで読み出してNoiseレベルの読み出しを行う（３）。これが図１４に示す１画素目のNoise読み出しに相当する。
【００８７】
次に、図１２に示すように、第二転送ゲートとＮ型低濃度拡散層１８の低濃度蓄積領域のオーバーラップ領域の電荷を、第二転送ゲートをＯｆｆすることでＮ型浮遊拡散層のＮ型低濃度拡散層１８に転送する（４）。この際、障壁電極３５のオフ時のポテンシャル高さ３６とリセット電極２２のオフ時のポテンシャル高さ３７を略同一にしている。このため、Ｎ型浮遊拡散層に蓄積されたキャリアの一部が放出されてＮ型浮遊拡散層の容量が低下することを抑制できる。また、障壁電極３５及びリセット電極２２それぞれがオフ時に、転送元からＮ型浮遊拡散層に障壁電極３５によって転送されたキャリアの一部が転送元に残される転送残りを抑制できる。これが図１４に示す１画素目の第三転送動作に相当する。次いで、第二転送ゲートをＯｆｆしたまたでＮ型浮遊拡散層の電位レベルを増幅トランジスターのソースフォロアで読み出してSignalレベルの読み出しを行う（５）。これが図１４に示す１画素目のSignal読み出しに相当する。
【００８８】
次に、図１３に示すように、フォトダイオードに蓄積された電荷を、第一転送ゲートをＯｎとＯｆｆすることで、一時蓄積層であるＮ型蓄積層３３に転送する（６）。次いで、フォトダイオードで電荷が蓄積される（０）。
【００８９】
なお、本発明の種々の態様において、特定のＡ（以下「Ａ」という）の上（または下）に特定のＢ（以下「Ｂ」という）を形成する（Ｂが形成される）というとき、Ａの上（または下）に直接Ｂを形成する（Ｂが形成される）場合に限定されない。Ａの上（または下）に本発明の作用効果を阻害しない範囲で、他のものを介してＢを形成する（Ｂが形成される）場合も含む。
【００９０】
また、上記の実施の形態１〜７では、Ｐ型ウェル１２を第１導電型ウェルと読み替え、Ｎ型低濃度拡散層１８を第１の第２導電型拡散層と読み替え、Ｎ型中濃度拡散層１９を第２の第２導電型拡散層と読み替え、Ｎ型高濃度拡散層２０を第３の第２導電型拡散層と読み替え、障壁電極３５を第１のゲート電極と読み替え、リセット電極２２を第２のゲート電極と読み替えてもよい。
【００９１】
また、上記の実施の形態１〜７を適宜組合せて実施することも可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１１…Ｎ型シリコン基板、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…ゲート絶縁膜、１２…Ｐ型ウェル、１３…ＬＯＣＯＳ酸化膜、１４…アクティブ領域、１５，１５ａ…Ｐ型高濃度ウェル、１６…Ｐ型表面拡散層、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…レジストマスクの開口領域、１７…Ｎ型蓄積層、１８，１８ａ…Ｎ型低濃度拡散層、１８ｂ，１８ｃ…不純物領域、１９…Ｎ型中濃度拡散層、２０…Ｎ型高濃度拡散層、２１…転送電極、２２…リセット電極、２３…光電変換素子（フォトダイオード）、２４…Ｎ型浮遊拡散層、３１…転送電極、３２…キャリア一時蓄積層、３３…Ｎ型蓄積層、３５…障壁電極、３６，３７，３８，３９…ポテンシャル高さ、５１…Ｎ型低濃度拡散層のリセット電極側の幅、５２…Ｎ型低濃度拡散層の転送電極側の幅、５３…Ｐ型表面拡散層のリセット電極側の幅、５４…Ｐ型表面拡散層の転送電極側の幅、Ｌ1，Ｌ3…リセット電極のゲート長、Ｌ2…障壁電極のゲート長、Ｌ4…転送電極のゲート長、Ｗ1，Ｗ3…リセット電極のゲート幅、Ｗ2…障壁電極のゲート幅、Ｗ4…転送電極のゲート幅、Ｔ1，Ｔ3…ゲート絶縁膜１１ｂの膜厚、Ｔ2…ゲート絶縁膜１１ｄの膜厚、Ｔ4…ゲート絶縁膜１１ａの膜厚。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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