(57)【要約】【課題】電荷検出部での電荷から電圧への変換効率を高くした固体撮像装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】信号電荷を蓄積する電荷検出部と、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタ２２とを有し、電荷検出部がＭＯＳトランジスタ２２のゲート電極１０７に接続された構成を備え、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜１０６の膜厚が、ゲート電極１０７の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部、もしくはドレインとの隣接部を厚く（ｔ１＜ｔ２）して構成される。【選択図】図１
2009071182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号電荷を蓄積する電荷検出部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、
前記電荷検出部が前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、
前記ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部を厚くして成る
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
信号電荷を蓄積する電荷検出部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、
前記電荷検出部が前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、
前記ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記ゲート電極の中央部に比べてドレインとの隣接部を厚くして成る
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
信号電荷を蓄積する電荷検出部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力する、複数段のトランジスタで構成されたトランジスタ群からなる出力アンプを有し、
前記電荷検出部が前記出力アンプの初段トランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、
前記初段トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部を厚くして成る
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
信号電荷を蓄積する電荷検出部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力する、複数段のトランジスタで構成されたトランジスタ群からなる出力アンプを有し、
前記電荷検出部が前記出力アンプの初段トランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、
前記初段トランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記ゲート電極の中央部に比べてドレインとの隣接部を厚くして成る
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを形成する工程と、
前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極の端部に酸化膜が食い込むように酸化し、ソース領域及びドレイン領域、あるいはドレイン領域との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化する工程を有する
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ＭＯＳトランジスタを形成した後に、全面に酸化防止膜を形成する工程と、
少なくとも、前記ソース領域及びドレイン領域とゲート電極の境界部分上の前記酸化防止膜、あるいはドレイン領域とゲート電極との境界部分上の前記酸化防止膜を選択的に除去する工程と、
次いで、前記ゲート絶縁膜を厚膜化する工程を有する
ことを特徴とする請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記酸化防止膜がシリコン窒化膜である
ことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記酸化防止膜として用いるシリコン窒化膜を、光電変換領域の表面に反射防止膜として残す
ことを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力する出力アンプを構成するトランジスタ群を形成する工程と、
前記出力アンプの初段トランジスタのゲート電極の端部に酸化膜が食い込むように酸化し、ソース領域及びドレイン領域、あるいはドレイン領域との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化する工程を有する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ＭＯＳトランジスタを形成した後に、全面に酸化防止膜を形成する工程と、
少なくとも、前記ソース領域及びドレイン領域とゲート電極との境界部分上の前記酸化防止膜、あるいは前記ドレイン領域と前記ゲート電極との境界部分上の前記酸化防止膜を選択的に除去する工程と、
次いで、前記ゲート絶縁膜を厚膜化する工程を有する
ことを特徴とする請求項９記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記酸化防止膜がシリコン窒化膜である
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記酸化防止膜であるシリコン窒化膜を、光電変換領域の表面に反射防止膜として残す
ことを特徴とする請求項１０記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置を駆動するための駆動回路と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えたカメラであって、
前記固体撮像装置は、
信号電荷を蓄積する電荷検出部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、
前記電荷検出部が前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、
前記ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部を厚くして構成される
ことを特徴とするカメラ。
【請求項１４】
固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えたカメラであって、
前記固体撮像装置は、
信号電荷を蓄積する電荷検出部と、
前記電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、
前記電荷検出部が前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、
前記ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、前記ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部を厚くして構成される
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサ、あるいはＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置及びその製造方法、並びにこれらの固体撮像装置を備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサに代表される電荷転送型固体撮像装置と、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのＭＯＳ型イメージセンサに代表される増幅型固体撮像装置とに大別される。
【０００３】
図１６に、ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＣＣＤ固体撮像装置という）の概略構成を示す。ＣＣＤ固体撮像装置１は、規則的に２次元配列された複数の光電変換部（受光部）２と、各光電変換部列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直電荷転送部３と、各垂直電荷転送部３に接続されたＣＣＤ構造の水平電荷転送部４と、水平電荷転送部の後段に接続された出力部５とを有して構成される。このＣＣＤ固体撮像装置１では、光電変換部２への光入射により光電変換された信号電荷が、電荷読出し部６を介して垂直電荷転送部３へ読み出され、垂直電荷転送部３を垂直方向に転送され、さらに水平電荷転送部４を介して出力部５から外部へと電圧信号として出力される。
【０００４】
図１７に、水平電荷転送部４及び出力部５の模式的構成を示す。半導体基板１１に形成した電荷転送領域１２上にゲート絶縁膜１３を介して複数の水平転送電極１４が形成された水平電荷転送部４が形成される。水平転送電極１４には、例えば２相の駆動パルスφＨ１、φＨ２が印加される。水平転送部４の終段に、水平出力ゲート電極ＨＯＧを有する水平出力部１５を介して電荷検出部、いわゆるフローティングディフージョン領域（ＦＤ）１６が形成される。さらにリセットゲート電極１７を介してリセットドレイン領域１８が形成される。出力部５は、駆動ＭＯＳトランジスタ（以下、駆動トランジスタという）１９と定電流ＭＯＳトランジスタ（以下、定電流トランジスタという）２０からなるソースフォロア回路にて形成され、その駆動トランジスタ１９のゲートにフローティングディフージョン領域（ＦＤ）１６が接続される。
【０００５】
図１８に示すように、従来の出力部５を構成する、いわゆる出力アンプ２１は、３段のソースフォロア回路により構成されている。すなわち、出力アンプ２１は、駆動トランジスタ２２及び定電流トランジスタ２３による初段のソースフォロア回路と、駆動トランジスタ２４及び定電流トランジスタ２５による２段目のソースフォロア回路と、駆動トランジスタ２６及び定電流トランジスタ２７による３段目のソースフォロア回路とから構成される。各駆動トランジスタ２２、２４、２６のドレインが電源Ｖｄｄに接続され、各定電流トランジスタ２３、２５、２７のソースが抵抗Ｒを介してグランド（ＧＮＤ）に接続される。
【０００６】
この出力アンプ２１では、水平電荷転送部４を転送された信号電荷が、電荷検出部であるフローティングディフージョン領域（ＦＤ）に蓄積される。このフローティングディフージョン領域（ＦＤ）は初段駆動トランジスタ２２のゲート電極に電気的に接続されており、フローティングディフージョン（ＦＤ）の電位により初段駆動トランジスタ２２のチャネル抵抗を変化させ、次段の駆動トランジスタ２４のゲート電極への印加電圧値を変動させる。
【０００７】
ここで、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の電位は、この部分に電気的に接続されている初段駆動トランジスタ２２のゲート容量により変動する。フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量Ｃ〔Ｆ〕、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）に転送されてきた電荷量をＱ〔Ｃ〕とすると、初段駆動トランジスタ２２のゲート電圧に印加される電圧Ｖ〔Ｖ〕は、Ｖ＝Ｑ／Ｃにより計算される。
【０００８】
従って、出力電圧Ｖを大きくするためには、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量Ｃを小さくする必要がある。しかし、この容量Ｃは、図１８に示すフローティングディフージョン領域（ＦＤ）の拡散層容量Ｃｓｕｂ、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）と周辺のリセットゲート電極１７、水平出力ゲート電極ＨＯＧとの容量Ｃｒ，Ｃｏ、や配線との容量、初段駆動トランジスタ２２のゲート容量、すなわちソース・ゲート間容量Ｃｓ及びドレイン・ゲート間容量Ｃｄの合計により構成される。従来、このゲート容量Ｃｓ，Ｃｄを小さくするために、ゲート電極の電極長、電極幅の縮小を行うことにより、容量低減を図ってきた。
【０００９】
図１９に、通常の出力アンプの初段トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）の構造の一例を示す。このＭＯＳトランジスタ３１は、半導体基板３２にｐ型半導体ウェル領域３３が形成され、ｐ型半導体ウェル領域３３にｎ型のソース領域３４及びドレイン領域３５が形成され、ゲート絶縁膜３６を介してポリシリコン膜によるゲート電極３７が形成されて成る。５０は、例えばシリコン酸化膜のよる保護絶縁膜を示す。なお、素子分離領域３８は、ｐ＋領域３９とフィールド酸化膜４０によるトレンチ構造で形成されているが、その他、ＬＯＣＯＳ酸化法、イオン注入法、イオン注入とフィールド酸化膜のＣＶＤ法などで形成することもできる。
【００１０】
図２０に、特許文献１に開示されている従来の出力アンプの初段トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）の構造の他の例を示す。このＭＯＳトランジスタ４１は、半導体基板３２にｐ型半導体ウェル領域３３が形成され、ｐ型半導体ウェル領域３３にｎ型のソース領域３４及びドレイン領域３５が形成され、ゲート絶縁膜３６を介してポリシリコン膜によるゲート電極３７が形成される。ドレイン領域３５は、ゲート電極３７の端部から所要の距離だけ離れて形成される。すなわち、ゲート電極３７とドレイン領域３５がオフセットした構造を有して構成される。
【００１１】
図２０の例では、ゲート電極３７とドレイン領域がオフセット構造を有しているので、ゲート・ドレイン間の容量が低減され、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量Ｃを低減し、電荷−電圧変換効率を向上することが可能である。なお、素子分離領域３８は、ｐ＋領域３９とフィールド酸化膜４０によるトレンチ構造で形成されている。その他の構成は、図１８と同様であるので、対応する部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００１２】
特許文献２、３などにも、ＣＣＤ固体撮像装置における出力アンプの初段駆動トランジスタの例が示されている。特許文献２では、ＣＣＤ固体撮像装置における出力アンプの初段駆動トランジスタとして、ソース領域より幅が細いドレイン領域を形成し、初段の駆動トランジスタの入力容量を低減した構成が開示されている。特許文献３では、ＣＣＤ固体撮像装置における出力アンプの駆動トランジスタとして、ゲート電極がフィールド酸化膜端では幅を小さくして、ゲート面積を小さくし、ひいてはゲート容量を低減したソースフォロワ回路の駆動トランジスタが開示されている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−２３７４０９号公報
【特許文献２】特開平８−１６２６２６号公報
【特許文献３】特開平６−１６８９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来の固体撮像装置では、図１９に示す初段トランジスタのゲート容量が大きく、以下の問題が存在する。
フローティングディフージョン領域（ＦＤ）は、初段駆動トランジスタのゲート電極に電気的に接続され、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）に蓄積される電荷量に応じた電位変動を出力アンプを介して外部へ出力する。ここで、前述したように、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量は、電気的に接続されている初段駆動トランジスタのゲート容量により変動し、容量が高い場合には出力電圧が低下する。
初段駆動トランジスタの相互コンダクタンス（ｇｍ）を向上させ、出力回路としての電圧利得を向上させるためにＭＯＳトランジスタのゲート電極長を縮小し、同時にゲート容量を低減することが試みられてきた。しかし、この場合には、短チャネル効果の発生により、必要以上にゲート電極長を縮小することができない。
また、ＭＯＳトランジスタのチャネル幅を縮小し、ゲート電極幅を小さくすることで、ゲート容量を低減することも考えられるが、この方法では、ＭＯＳトランジスタの相互コンダクタンスを小さくすることになり、出力回路の電圧利得が低下することになる。
従って、ＭＯＳトランジスタのゲート長、ゲート幅を縮小することにより、ゲート容量を低減することには限界があった。
【００１５】
また、特許文献１には、前述したように、初段駆動トランジスタのドレイン領域をゲート電極からオフセットさせ、ゲートとドレイン間の容量を低減することも開示されている。しかし、この方法では、ゲート電極に電圧を印加したときに、ドレイン領域の端部の空乏化が起こり難く、駆動トランジスタの相互コンダクタンス（ｇｍ）が低下するため、出力回路としての電圧利得を低下させるという問題があった。
【００１６】
上述の問題はＣＣＤ固体撮像装置について説明したが、ＭＯＳ型固体撮像装置における画素内の電荷検出部であるフローティングディフージョン領域とこれに接続された増幅トランジスタの構成においても、同じようなことが起こり得る。
【００１７】
本発明は、上述の点に鑑み、電荷検出部に接続されるトランジスタの相互コンダクタンスを低下させることなく、ゲート容量を低減させ、電荷検出部での電荷から電圧への変換効率を高くした固体撮像装置及びその製造方法、並びにカメラを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置は、信号電荷を蓄積する電荷検出部と、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、電荷検出部がＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備える。ＭＯＳトランジスタは、そのゲート絶縁膜の膜厚を、ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部、もしくはドレインとの隣接部を厚くして構成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の固体撮像装置では、信号電荷を蓄積する電荷検出部に接続されたＭＯＳトランジスタにおいて、そのゲート絶縁膜の膜厚が、ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部、もしくはドレインとの隣接部を厚くして構成されるので、ＭＯＳトランジスタのゲート容量が低減する。これに伴い電荷検出部における容量が低減する。
【００２０】
本発明に係る固体撮像装置は、信号電荷を蓄積する電荷検出部と、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力する、複数段のトランジスタで構成されたトランジスタ群からなる出力アンプを有し、電荷検出部が前記出力アンプの初段トランジスタのゲート電極に接続された構成を備える。初段トランジスタは、そのゲート絶縁膜の膜厚を、ゲート電極の中央部分に比べてソース及びドレインとの隣接部、もしくはドレインとの隣接部を厚くして構成することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る固体撮像装置では、信号電荷を蓄積する電荷検出部に接続された出力アンプの初段トランジスタにおいて、そのゲート絶縁膜の膜厚が、ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部、もしくはドレインとの隣接部を厚くして構成されるので、初段トランジスタのゲート容量が低減する。これに伴い電荷検出部における容量が低減する。
【００２２】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを形成する工程と、ＭＯＳトランジスタのゲート電極の端部に酸化膜が食い込むように酸化し、ソース領域及びドレイン領域、あるいはドレイン領域との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化する工程を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、電荷検出部に接続されるＭＯＳトランジスタの製造に際して、ＭＯＳトランジスタを形成した後、ゲート電極の端部に酸化膜が食い込むように酸化してソース領域及びドレイン領域、もしくはドレイン領域との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化している。これにより、相互コンダクタンスを低減させることなく、ゲート容量が低減したＭＯＳトランジスタが形成される。これに伴い電荷検出部における容量が低減した固体撮像装置が製造される。
【００２４】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力する出力アンプを構成するトランジスタ群を形成する工程と、出力アンプの初段トランジスタのゲート電極の端部に酸化膜が食い込むように酸化し、ソース領域及びドレイン領域、あるいはドレイン領域との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化する工程を有することを特徴とする。
【００２５】
本発明の固体撮像装置の製造方法では、電荷検出部に接続される出力アンプの初段トランジスタの製造に際して、初段トランジスタを形成した後、ゲート電極の端部に酸化膜が食い込むように酸化してソース領域及びドレイン領域、もしくはドレイン領域との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化している。これにより、相互コンダクタンスを低減させることなく、ゲート容量が低減した初段トランジスタが形成される。これに伴い電荷検出部における容量が低減した固体撮像装置が製造される。
【００２６】
本発明に係るカメラは、  固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置を駆動するための駆動回路と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えたカメラであって、固体撮像装置は、信号電荷を蓄積する電荷検出部と、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、電荷検出部が前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部を厚くして構成されることを特徴とする。
【００２７】
本発明に係るカメラは、固体撮像装置と、固体撮像装置の光電変換部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路を備えたカメラであって、固体撮像装置は、信号電荷を蓄積する電荷検出部と、電荷検出部に蓄積された信号電荷を電圧として出力するＭＯＳトランジスタを有し、電荷検出部が前記ＭＯＳトランジスタのゲート電極に接続された構成を備え、ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚が、ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部を厚くして構成されることを特徴とする。
【００２８】
本発明のカメラでは、固体撮像装置における信号電荷を蓄積する電荷検出部に接続されたＭＯＳトランジスタにおいて、そのゲート絶縁膜の膜厚が、ゲート電極の中央部に比べてソース及びドレインとの隣接部、もしくはドレインとの隣接部を厚くして構成されるので、ＭＯＳトランジスタのゲート容量が低減する。これに伴い電荷検出部における容量が低減する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る固体撮像装置によれば、電荷検出部に接続されたトランジスタのゲート絶縁膜の端部を厚膜化し、このトランジスタのゲート容量を低減することにより、トランジスタの相互コンダクタンスを低下させることなく、電荷検出部の容量を低減し、電荷から電圧への変換効率を向上することができる。
【００３０】
本発明に係る固体撮像装置によれば、ＣＣＤ固体撮像装置において、電荷検出部に接続された初段トランジスタのゲート容量を低減することにより、電荷検出部の容量を低減し、電荷から電圧への変換効率を向上することができる。
【００３１】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、電荷検出部に接続されるトランジスタを形成した後に、いわゆる選択酸化してゲート絶縁膜の端部を厚膜化してゲート容量を低減することにより、トランジスタの相互コンダクタンスを低下させることなく、ゲート容量を低減させることができる。これにより、電荷検出部での電荷から電圧への変換効率を高くした固体撮像装置を製造することができる。
【００３２】
本発明に係る固体撮像装置、特にＣＣＤ固体撮像装置の製造方法によれば、電荷検出部の信号電荷を電圧として出力する出力アンプのトランジスタ群を形成した後、初段トランジスタに対していわゆる選択酸化してゲート絶縁膜の端部を厚膜化してゲート容量を低減することにより、初段トランジスタの相互コンダクタンスを低下させることなく、ゲート容量を低減させることができる。これにより、電荷検出部での電荷から電圧への変換効率を高くしたＣＣＤ固体撮像装置を製造することができる。
【００３３】
本発明に係るカメラによれば、固体撮像装置における電荷検出部に接続されたトランジスタのゲート絶縁膜の端部を厚膜化し、このトランジスタのゲート容量を低減することにより、トランジスタの相互コンダクタンスを低下させることなく、電荷検出部の容量を低減し、電荷から電圧への変換効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３５】
本発明に係る固体撮像装置として、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した実施の形態について説明する。第１実施の形態係るＣＣＤ固体撮像装置は、前述の図１６で説明したと同様に、規則的に２次元配列された複数の光電変換部（受光部）、例えばフォトダイオードと、各光電変換部列毎に配置されたＣＣＤ構造の垂直電荷転送部と、各垂直電荷転送部に接続されたＣＣＤ構造の水平電荷転送部と、水平電荷転送部の後段に接続された出力部とを有して構成される。水平電荷転送部の後段では、水平出力部（ＨＯＧ）を介して電荷検出部となる所謂フローティングディフージョン領域（ＦＤ）が形成され、このフローティングディフージョン領域（ＦＤ）にリセットゲート電極を有するリセットゲート部を介してリセットドレイン領域が接続される。フローティングディフージョン領域（ＦＤ）は、前述の図１７、図１８で説明したと同様に、出力部を構成する出力アンプの初段駆動トランジスタのゲートに接続される。
【００３６】
出力アンプは、複数のＭＯＳトランジスタにより形成されたトランジスタ群を備える。すなわち、本実施の形態の出力アンプは、複数段のソースフォロア回路、例えば図１８で説明したと同様に、３段のソースフォロア回路で構成される。この例では、駆動トランジスタと定電流トランジスタによる初段ソースフォロア回路、駆動トランジスタと定電流トランジスタによる２段目ソースフォロア回路、駆動トランジスタと定電流トランジスタによる３段目ソースフォロア回路で構成される。フローティングディフージョン領域（ＦＤ）は、初段駆動トランジスタのゲート電極に接続される。
【００３７】
本実施の形態においては、特に、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）が接続される初段駆動トランジスタの構成に特徴を有する。図１に、本発明に係るＣＣＤ固体撮像装置の第１実施の形態における、初段駆動トランジスタを示す。第１実施の形態に係る初段の駆動トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）１０１は、第１導電型、例えばｎ型の半導体基板１０２に、第２導電型の例えばｐ型半導体ウェル領域１０３を形成し、ｐ型半導体ウェル領域１０３に第１導電型であるｎ型のソース領域１０４及びドレイン領域１０５を形成すると共に、ゲート絶縁膜１０６を介してゲート電極１０７を形成して構成される。ゲート絶縁膜１０６としては、本例ではシリコン酸化膜で形成される。
【００３８】
そして、本実施の形態においては、ゲート電極１０７の端部下のゲート絶縁膜１０６の膜厚ｔ２をゲート電極１０７の中央部の膜厚ｔ１より厚く形成される。すなわち、本実施の形態では、ゲート電極１０７の下部のゲート絶縁膜１０６が、ゲート電極１０７とソース領域１０４との隣接部、ゲート電極１０７とドレイン領域１０５との隣接部の膜厚ｔ２を、ゲート電極１０７の中央部の膜厚ｔ１に比べて厚く（ｔ１＜ｔ２）なるように構成される。このゲート電極１０７の端部でのゲート絶縁膜１０６の厚膜化は、後述の製造方法で示すように、酸化防止膜、例えばシリコン窒化膜１１１をソース領域、ドレイン領域及びゲート電極を除く全面に形成し、熱酸化処理（いわゆる選択酸化処理）して、シリコン酸化膜をゲート電極１０７の端部に食い込むように形成して行う。
【００３９】
表面全面には、層間絶縁膜１１２が形成される。また、素子分離領域１１３は、半導体基板表面に溝を形成し、溝内壁に第２導電型であるｐ+ 領域１１４を形成すると共に、溝内にフィールド酸化膜（ＳｉＯ２膜）１１５を埋め込んで形成される。
【００４０】
初段駆動トランジスタ１０１を備えた第１実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置によれば、出力アンプの初段駆動トランジスタ１０１のゲート絶縁膜１０６が、ゲート電極１０７とソース領域１０４及びドレイン領域１０５との隣接部において、厚膜化されている。この構成により、相互コンダクタンス（ｇｍ）を低減せずに、ゲート電極１０７とソース領域１０４間、ゲート電極１０７とドレイン領域間の容量を低減することができる。これによって、初段駆動トランジスタのゲート電極１０７と電気的に接続されている電荷検出部であるフローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量を低減することができ、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）における電荷から電圧への変換効率を向上した、高出力のＣＣＤ固体撮像装置が得られる。ゲート容量を同じにした場合、図１８のドレイン領域をゲート電極からオフセットしたトランジスタと比べて、本実施の形態の方が相互コンダクタンス（ｇｍ）が高くなり、出力アンプの利得を高くすることができる。初段駆動トランジスタ１０１では、短チャネル効果も発生しない。
【００４１】
次に、図２〜図６を用いて、上述の第１実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の製造方法を説明する。同図において、領域２０１は初段駆動トランジスタの形成領域（以下、トランジスタ領域という）、領域２０２は有効画素領域の形成領域（以下、画素領域という）を示す。
【００４２】
先ず、図２Ａに示すように、共通の第１導電型である例えばｎ型の半導体基板１０２を用意する。トランジスタ領域２０１では、初段駆動トランジスタのチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を規定するための素子分離領域１１３を形成する。本例では、素子分離領域１１３として、半導体基板１０２の表面に溝を形成し、溝内壁にｐ＋ 領域１１４を形成し、溝内にフィールド酸化膜（ＳｉＯ２膜）１１５を埋め込んだトレンチ型素子分離領域１１３により形成する。次いで、半導体基板１０２の表面側に、駆動ＭＯＳトランジスタのチャネル領域となる第２導電型である例えばｐ型の半導体ウェル領域１０３を形成する。本例では、素子分離領域として、半導体基板に溝を形成し、フィールド酸化膜を埋め込むトレンチ型素子分離領域１１３を示しているが、その他、ＬＯＣＯＳ法、イオン注入法によるｐ＋ 領域のみによる素子分離領域などにより形成することも可能である。
【００４３】
一方、画素領域２０２では、ｐ型半導体ウェル領域１０３の表面側に、光信号を電気信号に変換するための光電変換部１２１、電荷を転送するための垂直電荷転送部の埋め込みチャネル領域１２２、電荷読出し部１２３、及びチャネルストップ領域１２４を形成する。光電変換部１２１は、ｎ型半導体領域で形成され、図示しないがｎ型半導体領域の表面にｐ＋ アキュミュレーション層を形成する。電荷読出し部１２３は、光電変換部１２１から垂直電荷転送部の埋め込みチャネル領域１２２へ信号電荷を読み出すための領域であり、ｐ型半導体領域で形成される。チャネルストップ領域１２４は、光電変換部１２１と埋め込みチャネル領域１２２とを分離するための領域であり、電荷読出し部１２３とは反対側に光電変換部１２１に隣接してｐ型半導体領域で形成される。
【００４４】
ここで、ＭＯＳトランジスタのチャネル領域となるｐ型半導体ウェル領域１０３は、画素領域２０２と同時に形成することが可能である。あるいは、ｐ型半導体ウェル領域１０３は、トランジスタ領域２０１、画素領域２０２に対して別々に形成してもよい。
【００４５】
次に、図２Ｂに示すように、基板上の全面にゲート絶縁膜１０６を形成する。このゲート絶縁膜１０６は、例えば熱酸化によるシリコン酸化膜で形成する。そして、トランジスタ領域２０１において、ゲート絶縁膜１０６上に初段駆動トランジスタのゲート電極１０７を形成する。また、画素領域２０２において、ゲート絶縁膜１０６上に垂直電荷転送部の転送電極１２６を形成する。転送電極１２６は、埋め込みチャネル領域１２２、電荷読出し部１２３及びチャネルストップ領域１２４に跨がって形成する。ゲート電極１０７及び転送電極１２６は、例えばポリシリコン膜で形成することができる。ゲート絶縁膜１０６は、初段トランジスタ部と垂直電荷転送部で同一に形成してもよく、あるいは夫々最適な膜厚で別々に形成してもよい。
【００４６】
次に、図３Ｃに示すように、トランジスタ領域２０１において、ゲート電極１０７と自己整合で初段駆動トランジスタのｎ型のソース領域１０４及びドレイン領域１０５を選択的に形成する。ソース領域１０４及びドレイン領域１０５は、リン（Ｐ）あるいは砒素（Ａｓ）をイオン注入して形成することができる。このようにして、初段駆動トランジスタ１０１が形成される。なお、図示しないが、この初段駆動トランジスタと共に、同時に他の領域において、それぞれ素子分離されて初段定電流トランジスタ、２段目、３段目の駆動ＭＯＳトランジスタ、定電流ＭＯＳトランジスタ等が形成される。すなわち、出力アンプを構成する複数段のトランジスタからなるトランジスタ群が形成される。
【００４７】
次に、図３Ｄに示すように、ゲート電極１０７上及び転送電極１２６上にシリコン酸化膜１２７を形成する。このシリコン酸化膜１２７は、熱酸化法、あるいは化学気相成長（ＣＶＤ）法により成膜する。
【００４８】
次に、図４Ｅに示すように、基板上の全面に酸化防止膜、例えばシリコン窒化膜１１１を形成する。このシリコン窒化膜１１１は、有効画素領域において、光電変換部１２１における集光効率を向上させるための反射防止膜として機能する。
【００４９】
次に、図４Ｆに示すように、初段駆動トランジスタの少なくとも、ソース領域１０４及びドレイン領域１０５とゲート電極１０７との境界部分上のシリコン窒化膜１１１を選択的に除去する。本例では、初段駆動トランジスタのゲート電極１０７上からソース領域１０４及びドレイン領域１０５上にかかる領域のシリコン窒化膜１１１を、レジストマスクを介して選択エッチングにより除去する。
【００５０】
次に、図５Ｇに示すように、熱酸化処理してポリシリコン膜によるゲート電極１０７を酸化し、ゲート電極１０７の端部のシリコン酸化膜によるゲート絶縁膜を厚膜化する。すなわち、この熱酸化処理で、ゲート電極１０７下に酸化膜が食い込むように酸化し、ソース領域１０４及びドレイン領域１０５との隣接部のゲート絶縁膜を厚膜化する。この酸化処理は、いわゆる選択酸化処理である。画素領域２０２は、シリコン窒化膜１１１で覆われているので、酸化されない。
【００５１】
次に、図５Ｈに示すように、画素領域２０２には、その転送電極１２６に対応するシリコン窒化膜１１１に水素供給孔１２８を形成する。プロセスの最後に行われる水素あるいは窒素雰囲気中のアニール時に、この水素供給孔１２８から水素の供給がなされ、シリコンとシリコン酸化膜との界面のダングリングボンドを終端させ、暗電流の発生を抑制する。
【００５２】
次に、図６Ｉに示すように、基板全面上に層間絶縁膜１１２を形成する。この層間絶縁膜１１２は、例えばシリコン酸化膜で形成することができる。
【００５３】
次に、図６Ｊに示すように、画素領域２０２には、光電変換部１２１上に開口部１２９ａを有する遮光膜１２９を形成する。この遮光膜１２９は、例えばタングステン膜等による金属膜で形成することができる。
【００５４】
その後、図示しないが、装置全面に平坦化を兼ねた保護絶縁膜、カラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を順に形成して、目的の第１実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置を完成する。
【００５５】
なお、図４Ｆの工程において、シリコン窒化膜１１１をマスクにシリコン酸化膜１２７及びゲート電極１０７下以外のゲート絶縁膜１０６を全て除去してから、図５Ｇの工程の熱酸化処理を行うこともできる。また、図４Ｆの工程で、シリコン窒化膜１１１をマスクにシリコン酸化膜１２７をエッチングしてシリコン酸化膜１２７の膜厚を薄くした後、図５Ｇの熱酸化処理を行うこともできる。熱酸化処理時、シリコン酸化膜１２７の膜厚が薄いほど、ゲート電極１０７下への酸素の到達率が上がる。従って、シリコン酸化膜１２７の膜厚を調整する（全部除去を含めて）ことにより、ゲート電極１０７の端部の持ち上がり量をコントロールすることがきる。膜厚ｔ２をコントロールできることは、ゲート容量の低減を容易にする。勿論、ゲート電極１０７の端部下のゲート絶縁膜１０６の厚膜化は、チャネル（反転層）が形成される程度の厚膜化である。
【００５６】
上述の第１実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の製造方法によれば、出力アンプのトランジスタ群を形成した後に、選択酸化を利用して、ゲート電極１０７のソース領域及びドレイン領域側端部下のゲート絶縁膜１０６を選択的に厚膜化することにより、出力特性が向上したＣＣＤ固体撮像装置を得ることができる。すなわち、出力アンプの初段駆動トランジスタのゲート容量を低減し、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量を低減して、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）における電荷から電圧への変換効率を高くしたＣＣＤ固体撮像装置を製造することができる。
【００５７】
図７に、本発明に係るＣＣＤ固体撮像装置の第２実施の形態における、初段駆動トランジスタを示す。第２実施の形態に係る初段駆動トランジスタ２２１は、第１導電型、例えばｎ型の半導体基板２２２に、第２導電型の例えばｐ型半導体ウェル領域２２３を形成し、ｐ型半導体ウェル領域２２３に第１導電型であるｎ型のソース領域２２４及びドレイン領域２２５を形成すると共に、ゲート絶縁膜２２６を介してゲート電極２２７を形成して構成される。ゲート絶縁膜２２６としては、本例ではシリコン酸化膜で形成される。
【００５８】
そして、本実施の形態においては、特に、ゲート電極２２７の一方の端部下のゲート絶縁膜２２６の膜厚ｔ２をゲート電極２２７の中央部の膜厚ｔ１より厚く形成される。すなわち、本実施の形態では、ゲート電極２２７の下部のゲート絶縁膜２２６が、ゲート電極２２７とドレイン領域２２５との隣接部の膜厚ｔ２を、ゲート電極２２７の中央部の膜厚ｔ１に比べて厚く（ｔ１＜ｔ２）なるように構成される。このドレイン領域２２５側のゲート電極２２７の端部でのゲート絶縁膜２２６の厚膜化は、後述の製造方法で示すように、酸化防止膜、例えばシリコン窒化膜２３１をゲート電極２２７の中間からドレイン領域を除く全面に形成し、熱酸化処理（いわゆる選択酸化処理）して、シリコン酸化膜をゲート電極２２７のドレイン領域２２５との隣接部に食い込むように形成して行う。
【００５９】
表面全面には、層間絶縁膜２３２が形成される。また、素子分離領域２３３は、半導体基板表面に溝を形成し、溝内壁に第２導電型であるｐ＋ 領域２３４を形成すると共に、溝内にフィールド酸化膜（ＳｉＯ２膜）２３５を埋め込んで形成される。
【００６０】
第２実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置のその他の構成は、前述した第１実施の形態で説明した構成と同様であるので、重複説明を省略する。
【００６１】
初段駆動トランジスタ２２１を備えた第２実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置によれば、出力アンプの初段駆動トランジスタ２２１のゲート絶縁膜２２６が、ゲート電極２２７とドレイン領域２２５との隣接部において、厚膜化されている。この構成により、ゲート電極２２７とドレイン領域間の容量を低減することができる。このとき、ソース領域２２４側のゲート絶縁膜２２６は厚膜化しないので、初段駆動トランジスタ２２１の相互コンダクタンス（ｇｍ）を高く維持したまま、ゲート容量の低減を図ることができる。従って、出力アンプの利得を高くした状態で、初段駆動トランジスタのゲート電極２２７と電気的に接続されている電荷検出部であるフローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量を低減することができ、トータルの出力特性、すなわちフローティングディフージョン領域（ＦＤ）における電荷から電圧への変換効率を向上し、高出力のＣＣＤ固体撮像装置が得られる。ゲート容量を同じにした場合、図２０のドレイン領域をゲート電極からオフセットしたトランジスタと比べて、本実施の形態の方が相互コンダクタンス（ｇｍ）が高くなり、出力アンプの利得を高くすることができる。この場合も短チャネル効果は発生しない。
【００６２】
次に、図８〜図１２を用いて、上述の第２実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の製造方法を説明する。同図において、領域３０１は初段駆動トランジスタの形成領域（以下、トランジスタ領域という）、領域３０２は有効画素領域の形成領域（以下、画素領域という）を示す。
【００６３】
図８Ａから図１０Ｅまでの工程は、前述の図２Ａから図４Ｅのシリコン窒化膜を基板全面上に被着するまでの工程と同じである。
【００６４】
すなわち、図８Ａに示すように、共通の第１導電型である例えばｎ型の半導体基板２２２を用意する。トランジスタ領域３０１では、初段駆動トランジスタのチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を規定するための素子分離領域２３３を形成する。本例では、素子分離領域２３３として、半導体基板２２２の表面に溝を形成し、溝内壁にｐ＋ 領域２３４を形成し、溝内にフィールド酸化膜（ＳｉＯ２膜）２３５を埋め込んだトレンチ型素子分離領域により形成する。次いで、半導体基板２２２の表面側に、駆動トランジスタのチャネル領域となる第２導電型である例えばｐ型の半導体ウェル領域２２３を形成する。本例では、素子分離領域として、半導体基板に溝を形成し、フィールド酸化膜を埋め込むトレンチ型素子分離領域を示しているが、その他、ＬＯＣＯＳ法、イオン注入法によるｐ+ 領域のみによる素子分離領域などにより形成することも可能である。
【００６５】
一方、画素領域３０２では、ｐ型半導体ウェル領域２２３の表面側に、光信号を電気信号に変換するための光電変換部２４１、電荷を転送するための垂直電荷転送部の埋め込みチャネル領域２４２、電荷読出し部２４３、及びチャネルストップ領域２４４を形成する。光電変換部２４１は、ｎ型半導体領域で形成され、図示しないがｎ型半導体領域の表面にｐ＋ アキュミュレーション層を形成する。電荷読出し部２４３は、光電変換部２４１から垂直電荷転送部の埋め込みチャネル領域２４２へ信号電荷を読み出すための領域であり、ｐ型半導体領域で形成される。チャネルストップ領域２４４は、光電変換部２４１と埋め込みチャネル領域２４２とを分離するための領域であり、電荷読出し部２４３とは反対側に光電変換部２４１に隣接してｐ型半導体領域で形成される。
【００６６】
ここで、ＭＯＳトランジスタのチャネル領域となるｐ型半導体ウェル領域２２３は、画素領域３０２と同時に形成することが可能である。あるいは、ｐ型半導体ウェル領域２２３は、トランジスタ領域３０１、画素領域３０２に対して別々に形成してもよい。
【００６７】
次に、図８Ｂに示すように、基板上の全面にゲート絶縁膜２２６を形成する。このゲート絶縁膜２２６は、例えば熱酸化によるシリコン酸化膜で形成する。そして、トランジスタ領域３０１において、ゲート絶縁膜２２６上に初段駆動トランジスタのゲート電極２２７を形成する。また、画素領域３０２において、ゲート絶縁膜２２６上に垂直電荷転送部の転送電極２４６を形成する。転送電極２４６は、埋め込みチャネル領域２４２、電荷読出し部２４３及びチャネルストップ領域２４４に跨がって形成する。ゲート電極２２７及び転送電極２４６は、例えばポリシリコン膜で形成することができる。ゲート絶縁膜２２６は、初段トランジスタ部と垂直電荷転送部で同一に形成してもよく、あるいは夫々最適な膜厚で別々に形成してもよい。
【００６８】
次に、図９Ｃに示すように、トランジスタ領域３０１において、ゲート電極２２７と自己整合で初段駆動トランジスタのｎ型のソース領域２２４及びドレイン領域２２５を選択的に形成する。ソース領域２２４及びドレイン領域２２５は、リン（Ｐ）あるいは砒素（Ａｓ）をイオン注入して形成することができる。このようにして、初段駆動トランジスタ２２１が形成される。なお、図示しないが、この初段駆動トランジスタと共に、同時に他の領域において、それぞれ素子分離されて初段定電流トランジスタ、２段目、３段目の駆動ＭＯＳトランジスタ、定電流ＭＯＳトランジスタ等が形成される。すなわち、出力アンプを構成する複数段のトランジスタからなるトランジスタ群が形成される。
【００６９】
次に、図９Ｄに示すように、ゲート電極２２７上及び転送電極２４６上にシリコン酸化膜２４７を形成する。このシリコン酸化膜２４７は、熱酸化法、あるいは化学気相成長（ＣＶＤ）法により成膜する。
【００７０】
次に、図１０Ｅに示すように、基板上の全面に酸化防止膜、例えばシリコン窒化膜２３１を形成する。このシリコン窒化膜２３１は、有効画素領域において、光電変換部２４１における集光効率を向上させるための反射防止膜として機能する。
【００７１】
次に、図１０Ｆに示すように、少なくともドレイン領域２２５とゲート電極２２７との境界部分上のシリコン窒化膜２３１を選択的に除去する。本例では、初段駆動トランジスタのドレイン領域２２５の上部からゲート電極２２７上部にかかる領域のシリコン窒化膜２３１を、レジストマスクを介して選択エッチングにより除去する。
【００７２】
次に、図１１Ｇに示すように、熱酸化処理してポリシリコン膜によるゲート電極２２７を酸化し、ゲート電極２２７のドレイン領域２２５側端部下のシリコン酸化膜によるゲート絶縁膜を厚膜化する。すなわち、この熱酸化処理で、ゲート電極２２７下に酸化膜が食い込むように酸化し、ドレイン領域２２５との隣接部のゲート絶縁膜２２６を厚膜化する。この酸化処理は、いわゆる選択酸化処理である。このとき、初段駆動トランジスタのソース領域２２４側、及び画素領域３０２は、シリコン窒化膜２３１で覆われているので、酸化されない。
【００７３】
次に、図１１Ｈに示すように、画素領域３０２には、その転送電極２４６に対応するシリコン窒化膜２３１に水素供給孔２４８を形成する。プロセスの最後に行われる水素あるいは窒素雰囲気中のアニール時に、この水素供給孔２４８から水素の供給がなされ、シリコンとシリコン酸化膜との界面のダングリングボンドを終端させ、暗電流の発生を抑制する。
【００７４】
次に、図１２Ｉに示すように、基板全面上に層間絶縁膜２３２を形成する。この層間絶縁膜２３２は、例えばシリコン酸化膜で形成することができる。
【００７５】
次に、図１２Ｊに示すように、画素領域３０２には、光電変換部２４１上に開口部２４９ａを有する遮光膜２４９を形成する。この遮光膜２４９は、例えばタングステン膜等による金属膜で形成することができる。
【００７６】
その後、図示しないが、全面に平坦化を兼ねた保護絶縁膜、カラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等を順に形成して、目的の第２実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置を完成する。
【００７７】
なお、図１０Ｆの工程において、シリコン窒化膜２３１をマスクにシリコン酸化膜２４７及びゲート電極２２７下以外のゲート絶縁膜２２６を全て除去してから、図１１Ｇの工程の熱酸化処理を行うこともできる。また、図１０Ｆの工程で、シリコン窒化膜２３１をマスクにシリコン酸化膜２４７をエッチングしてシリコン酸化膜２４７の膜厚を薄くした後、図１１Ｇの熱酸化処理を行うこともできる。前述したように、熱酸化処理時、シリコン酸化膜２４７の膜厚が薄いほど、ゲート電極２２７下への酸素の到達率が上がる。従って、シリコン酸化膜２４７の膜厚を調整する（全部除去を含めて）ことにより、ゲート電極２２７の端部の持ち上がり量をコントロールすることがきる。膜厚ｔ２をコントロールできることは、ゲート容量の低減を容易にする。勿論、ゲート電極２２７の端部下のゲート絶縁膜２２６の厚膜化は、チャネル（反転層）が形成される程度の厚膜化である。
【００７８】
上述の第２実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置の製造方法によれば、出力アンプのトランジスタ群を形成した後に、選択酸化を利用して、ゲート電極２２７のドレイン領域側端部下のゲート絶縁膜２２６を選択的に厚膜化することにより、出力特性が向上したＣＣＤ固体撮像装置を得ることができる。すなわち、初段駆動トランジスタの相互コンダクタンスが高く維持されたまま、ゲート容量を低減し、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）の容量を低減して、フローティングディフージョン領域（ＦＤ）における電荷から電圧への変換効率を高くしたＣＣＤ固体撮像装置を製造することができる。
【００７９】
なお、第１、第２実施の形態において、出力アンプを構成するトランジスタ群の各ＭＯＳトランジスタのソース領域及びドレイン領域をＬＤＤ構造として構成する場合にも、本発明のゲート電極の端部下のゲート絶縁膜を厚膜化する技術を適用することができる。
【００８０】
本発明は、ＭＯＳ型固体撮像装置にも適用することができる。図１３に、ＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の等価回路を示す。ＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素は、光電変換部となる例えばフォトダイオード４４１と、複数の画素トランジスタとから構成される。画素トランジスタは、この例では転送トランジスタ４４２、リセットトランジスタ４４３、増幅トランジスタ４４４、選択トランジスタ４４５の４つのトランジスタを有する。これらトランジスタ４４２〜４４５としては、例えばｎチャネルＭＯＳトランジスタが用いられる。ＭＯＳ型固体撮像装置では、撮像領域にこれら単位画素が規則的に２次元配列されて構成される。
【００８１】
転送トランジスタ４４２は、フォトダイオード４４１のカソードとフローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６との間に接続され、フォトダイオード５４１で光電変換され、ここに蓄積された信号電荷（ここでは電子）を、ゲートに転送パルスφＴＲＧが与えられることによってフローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６に転送する。
【００８２】
リセットトランジスタ４４３は、電源Ｖｄｄにドレインが、フローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６にソースがそれぞれ接続され、フォトダイオード４４１からフローティングディフージョン（ＦＤ）４４６への信号電荷に転送に先立って、ゲートにリセットパルスφＲＳＴが与えられえることによってフローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６の電位をリセットする。
【００８３】
選択トランジスタ４４５は、例えば電源Ｖｄｄにドレインが、増幅トランジスタ４４４のドレインにソースがそれぞれ接続される。ゲートに選択パルスφＳＥＬが与えられることによってオン状態となり、増幅トランジスタ４４４に対して電源Ｖｄｄを供給することによって画素の選択をなす。なお、この選択トランジスタ４４５については、増幅トランジスタ４４４のソースと垂直信号線４５１との間に接続した構成を採ることも可能である。
【００８４】
増幅トランジスタ４４４は、フローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６にゲートが、選択トランジスタ４４５のソースにドレインが、垂直信号線４５１にソースがそれぞれ接続されたソースフォロア構成となっている。増幅トランジスタ４４４では、リセットトランジスタ４４３によってリセットした後のフローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６の電位をリセットレベルとして垂直信号線４５１に出力し、さらに転送トランジスタ４４２によって信号電荷を転送した後のフローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６の電位を信号レベルとして垂直信号線４５１に出力する。４５２は定電流源を示す。
【００８５】
すなわち、フローティングディフージョン（ＦＤ）部４４６に転送された信号電荷は、増幅トランジスタ４４４により電圧として出力される。
【００８６】
なお、上述では、単位画素を４トランジスタ構造としたが、その他、選択トランジスタを省略した３トランジスタ構造とすることもできる。
【００８７】
本発明に係る固体撮像装置の第３実施の形態は、このＭＯＳ型固体撮像装置の各単位画素における、フローティングディフージョン（ＦＤ）に接続された増幅トランジスタ４４４を、前述の図１のゲート電極のソース領域及びドレイン領域との隣接部におけるゲート絶縁膜を厚膜化したトランジスタ構造、あるいは図７のゲート電極のドレイン領域との隣接部におけるゲート絶縁膜を厚膜化したトランジスタ構造として構成される。
【００８８】
第３実施の形態によれば、前述と同様に、増幅トランジスタのゲート容量が低減し、これに伴いフローティングディフージョン（ＦＤ）の容量が低減することにより、フローティングディフージョン（ＦＤ）における電荷から電圧への変換効率を向上することができる。
【００８９】
このようなゲート容量の低減を図った増幅トランジスタは、前述したと同様の製造方法によって容易に製造することができる。
【００９０】
図１４は、上述のＣＣＤ固体撮像装置が用いられるカメラの概略構成図である。カメラ４０は、光学系４１と、上記したＣＣＤ固体撮像装置４２と、ＣＣＤ駆動回路４３と、信号処理回路４４とを有して成る。かかる本発明のカメラは、光学系４１と、ＣＣＤ固体撮像装置４２と、ＣＣＤ駆動回路４３及び信号処理回路４４がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。光学系４１は、被写体からの像光（入射光）をＣＣＤ固体撮像装置４２の撮像面上に結像させる。これにより、ＣＣＤ固体撮像装置４２の光電変換部（受光部）において、入射光は入射光量に応じて信号電荷に変換され、光電変換部において一定期間信号電荷が蓄積される。ＣＣＤ駆動回路４３は、ＣＣＤ固体撮像装置４１で受光された信号電荷を垂直電荷転送部へ読み出した後、垂直電荷転送部内を転送して水平電荷転送部へ転送し、さらに水平電荷転送部内を転送させるための駆動を行う。信号処理回路４４は、ＣＣＤ固体撮像装置４２の出力信号に対して種々の信号処理を施して映像信号として出力する。
【００９１】
図１５は上述のＭＯＳ型固体撮像装置を用いたカメラの概略構成である。カメラ５０は、光学系５１と、上記したＭＯＳ型固体撮像装置５２と、信号処理回路５３とを有して成る。かかる本発明のカメラは、光学系５１と、ＭＯＳ型固体撮像装置５２及び信号処理回路５３がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。光学系５１は、被写体からの像光（入射光）をＭＯＳ型固体撮像装置５２の撮像面上に結像させる。これにより、ＭＯＳ型固体撮像装置５２の光電変換部（受光部）において、入射光は入射光量に応じて信号電荷に変換され、光電変換部において一定期間信号電荷が蓄積される。ＭＯＳ型固体撮像装置５２は、画素部と周辺回路部とを有する。周辺回路部としては、垂直駆動回路と、カラム信号処理回路と、水平駆動回路と、各垂直駆動回路、カラム信号処理回路及び水平駆動回路を駆動させるための制御回路などを有する。信号処理回路５４は、ＭＯＳ型固体撮像装置５２の出力信号に対して種々の信号処理を施して映像信号として出力する。
【００９２】
これら本実施の形態のカメラによれば、電荷検出部での電荷から電圧への変換効率をより高くしたカメラを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置における出力アンプの初段トランジスタを示す構成図である。
【図２】Ａ〜Ｂ  本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その１）である。
【図３】Ｃ〜Ｄ  本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その２）である。
【図４】Ｅ〜Ｆ  本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その３）である。
【図５】Ｇ〜Ｈ  本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その４）である。
【図６】Ｉ〜Ｊ  本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その５）である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置における出力アンプの初段トランジスタを示す構成図である。
【図８】Ａ〜Ｂ  本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その１）である。
【図９】Ｃ〜Ｄ  本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その２）である。
【図１０】Ｅ〜Ｆ  本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その３）である。
【図１１】Ｇ〜Ｈ  本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その４）である。
【図１２】Ｉ〜Ｊ  本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す製造工程図（その５）である。
【図１３】本発明の第３実施の形態に係る固体撮像装置の単位画素の一例を示す等価回路図である。
【図１４】本発明に係るカメラの一例を示す概略構成図である。
【図１５】本発明に係るカメラの他の例を示す概略構成図である。
【図１６】ＣＣＤ固体撮像装置の概略構成図である。
【図１７】ＣＣＤ固体撮像装置の水平電荷転送部及び出力部を示す構成図である。
【図１８】ＣＣＤ固体撮像装置の出力部を構成する出力アンプの一例を示す等価回路図である。
【図１９】従来の出力アンプの初段トランジスタの一例を示す構成図である。
【図２０】従来の出力アンプの初段トランジスタの他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・ＣＣＤ固体撮像装置、２・・光電変換部、３・・垂直電荷転送部、４・・水平電荷転送部、５・・出力部、６・・電荷読出し部、１６・・フローティングディフージョン（ＦＤ）領域、２１・・出力アンプ、２２・・初段駆動ＭＯＳトランジスタ、２３・・初段定電流ＭＯＳトランジスタ、４０、５０・・カメラ、４１，５１・・光学系、４２・・ＣＣＤ固体撮像装置、４３・・ＣＣＤ駆動回路、４４，５３・・信号処理回路、５２・・ＭＯＳ型固体撮像装置、１０１、２２１・・初段駆動トランジスタ、１０２、２２２・・半導体基板、１０３、２２３・・ｐ型半導体ウェル領域、１０４、２２４・・ソース領域、１０５、２２５・・ドレイン領域、１０６、２２６・・ゲート絶縁膜、１０７、２２７・・ゲート電極、１１１、２３１・・・酸化防止膜、１１２、２４２・・層間絶縁膜、１１３、２３３・・素子分離領域、１１４、２３４・・ｐ＋領域、１１５、２３５・・フィールド酸化膜、１２１、２４１・・光電変換部、１２２、２４２・・埋め込み転送領域、１２３、２４３・・電荷読出し部、１２４、２４４・・チャネルストップ領域、１２６、２４６・・転送電極、１２７、２４７・・シリコン酸化膜、１２８、２４８・・水素供給孔、１２９、２４９・・遮光膜、１２９ａ、２４９ａ・・開口、２０１、３０１・・トランジスタ領域、２０２、３０２・・画素領域
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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