CN100444394C - 固体摄像装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供可以充分减少从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送剩余的固体摄像装置及其制造方法。在具备有多个垂直电荷传送部以及与上述垂直电荷传送部的至少一端所连接的水平电荷传送部的固体摄像装置中，使构成上述垂直电荷传送部的第1导电型垂直传送沟道区域、第2导电型器件隔离区域以及第2导电型垂直势阱区域延伸到上述垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部，该延伸出的区域的水平电荷传送部一侧的端部与最终垂直传送电极的水平电荷传送部一侧的端部相比更加位于水平电荷传送部一侧，并且进行调整使之从第2导电型器件隔离区域的水平电荷传送部一侧的端部位于1.5μm之内。

Description

固体摄像装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及具备有多个垂直电荷传送部和与上述垂直电荷传送部的一端或两端连接的水平电荷传送部的固体摄像装置及其制造方法。
背景技术
行间(interline)传送式固体摄像装置具备有配置成行列状的多个光电变换部、与光电变换部的各列对应所配置的多列垂直电荷传送部、与各垂直电荷传送部的一端电连接的水平电荷传送部以及与水平电荷传送部的一端连接的输出电路部。在这种固体摄像装置中，在光电变换部中所产生的信号电荷通过垂直电荷传送部按垂直方向进行传送，之后传送给水平电荷传送部并且在水平电荷传送部中按水平方向(与垂直电荷传送部的传送方向成正交的方向)进行传送，而送到输出电路部。
这种固体摄像装置的以往的垂直电荷传送部和水平电荷传送部连接部的构造，例如记载于特开平5-29599号公报和特开平10-135439号公报中。图19是表示在以往的行间传送式固体摄像装置中垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部近旁的结构的模式图，图19(a)是平面图，图19(b)是图19(a)的A-A’剖面图。
在垂直电荷传送部501中，在N-型半导体基片502的表层部分上形成有垂直P型势阱503，在垂直P型势阱503的表层部分上形成N型的垂直传送沟道504，并且在N-型半导体基片502的表面上通过栅极绝缘膜506形成有多个垂直传送电极507、509a、509b及最终垂直传送电极508。使各垂直传送电极进行配线使之外加时钟脉冲φV1、φV2、φV3或φV4。另外，在垂直电荷传送部501中还形成有为对垂直传送沟道504之间加以电隔离所用的P+型器件隔离区域505。
在水平电荷传送部510中，在N-型半导体基片502的表层部分上形成有水平P型势阱511，在水平P型势阱511的表层部分上形成N型的水平传送沟道512，并且在该N-型半导体基片502的表面上通过栅极绝缘膜506形成有多个第1水平传送电极513a、513b。还有，在第1水平传送电极之间的空隙以及最终垂直传送电极508和第1水平传送电极513a之间的空隙上形成有N-型的电位垒区域514，并且在该电位垒区域514上通过栅极绝缘膜506形成有第2水平传送电极515a、515b。另外，使各水平传送电极进行配线使之外加时钟脉冲φH1或φH2。
在垂直电荷传送部501和水平传送部510之间的连接部上，从垂直电荷传送部501一侧延伸出P+型器件隔离区域505。另外，在该连接部上从水平电荷传送部510一侧延伸出水平传送沟道512，并且在该水平传送沟道512连接部上延伸出的部分配置于P+型器件隔离区域505之间。另一方面，垂直传送沟道504不会延伸到上述连接部，而使该水平电荷传送部一侧的端部521与最终垂直传送电极508的端部基本一致。另外，在连接部中，在相当于垂直传送沟道504和水平传送沟道512之间边界的部分上形成有N-型的电位垒区域514。
另外，由于垂直传送沟道504的沟道宽度比水平传送沟道512的沟道宽度更窄，所以为了确保传送信号量而可以采用比水平传送沟道512更高的浓度来形成垂直传送沟道504的杂质浓度。另外，由于水平电荷传送部510与垂直电荷传送部501相比传送频率较高，因而可在增强传送电场的前提下采用比垂直P型势阱503更低的浓度来形成水平P型势阱511的P型杂质浓度。
下面，对于上述固体摄像装置从垂直电荷传送部到水平电荷传送部的电荷传送动作，采用图20、图21予以说明。图21是给垂直电荷传送部及水平电荷传送部的各电极外加的时钟脉冲的一个示例。图20表示的是在通过图21所示的时钟脉冲加以驱动的场合下从垂直电荷传送部向水平电荷传送部进行电荷传送时的电位分布。再者，在电位图中，假设电位以向下的方向为正并且在斜线部分上保持有电荷(下同)。
在时刻为t1时，垂直电荷传送部501内的信号电荷517蓄积到外加有高电压VVH的第1垂直传送电极507及第2垂直传送电极509b之下。接着，在时刻为t2时，由于时钟脉冲φV4从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV2从VVH变为VVL，所以会使信号电荷517的一部分开始从垂直电荷传送部501向水平电荷传送部510传送。然后，在时刻为t3时，由于时钟脉冲φV1从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV3从VVH变为VVL，所以信号电荷517会进一步从垂直电荷传送部501向水平电荷传送部510传送，在时刻为t4时，由于时钟脉冲φV2从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV4从VVH变为VVL，所以会使从垂直电荷传送部501向水平电荷传送部510的信号电荷517的传送动作结束。此时，信号电荷517蓄积到水平电荷传送部510的外加有VHH的第1水平传送电极513a中。另外，下一个信号电荷518传送到外加有高电压VVH的第1垂直传送电极507及第2垂直传送电极509a之下。在时刻为t5时，由于时钟脉冲φV3从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV1从VVH变为VVL，因而下一个信号电荷518会传送至外加有高电压VVH的第1垂直传送电极507及第2垂直传送电极509b之下。此后，使水平电极传送部510进行动作并且给水平传送电极施加相互进行过相位反转的传送脉冲φH1或φH2，使信号电荷517不断传送到水平电荷传送部。以后，通过重复该动作，使信号电荷517不断传送到垂直电荷传送部501及水平电荷传送部510。
如图20所示，在垂直电荷传送部和水平电荷传送部的连接部上，因在第2水平传送电极515a之下所形成的电位垒区域514而存在电位垒519，还有因窄沟道效应而存在电位垒520，并且该窄沟道效应是由垂直电荷传送部的器件隔离区域505而产生的，因此可抑制从水平电荷传送部向垂直电荷传送部的信号电荷的逆传送。
下面，对于上述固体摄像装置的制造方法予以说明。图22、图23、图24及图25是为了说明上述固体摄像装置的制造方法所用的附图，图(a)表示出与图19(a)的A-A’剖面相当的部分，图(b)表示出与图19(a)的B-B’剖面相当的部分。
首先，如图22(a)、(b)所示，在N-型半导体基片502的表面上形成保护膜526，并在该N-型半导体基片502的表层部分除形成垂直传送沟道及水平传送沟道的区域之外的区域上通过硼等P型杂质的离子注入来形成器件隔离区域505。接着，在保护膜526的表面上形成第1光阻(photoresist)膜534，在从形成垂直传送沟道及水平传送沟道的区域上除去第1光阻膜534之后，在N-型半导体基片502的表层部分上离子注入硼等P型杂质以形成P型区域524，并在P型区域524的表层部分上通过磷和砷等N型杂质的离子注入来形成N型区域525。
接着，在全部除去第1光阻膜534之后，如图23(a)、(b)所示在保护膜的表面上形成第2光阻膜528，在从形成垂直传送沟道的区域上除去第2光阻膜528之后，按照与P型区域524大致相同的深度离子注入硼等P型杂质以形成垂直P型势阱503，并按照与N型区域525大致相同的深度离子注入磷和砷等N型杂质以形成垂直传送沟道504。在此，没有形成垂直P型势阱503及垂直传送沟道504的P型区域524及N型区域525，各自成为水平P型势阱511及水平传送沟道512。
接着，在全部除去第2光阻膜528及保护膜526之后，如图24(a)、(b)所示在表面上形成栅极绝缘膜506，并进一步在栅极绝缘膜506上形成第1层传送电极507、508、513a、513b。然后，在其表面上形成第3光阻膜529，将其从水平传送沟道一侧的区域上除去以便在最终垂直传送电极508上具有边界，之后离子注入硼等P型杂质以形成N-型的电位垒区域514。
接着，在全部除去第3光阻膜529之后，如图25(a)、(b)所示在第1层传送电极507、508、513a、513b的周围形成层间绝缘膜527，此后形成第2层传送电极509a、509b、515a、515b。对垂直传送电极509a、507、509b、508采用铝和钨等金属膜进行配线，使之外加φV1、φV2、φV3、φV4的时钟脉冲，并对水平传送电极513a和515a的组、513b和515b的组进行配线，使之外加φH1、φH2的时钟脉冲，据此可制造出以往的固体摄像装置。
但是，上述那种以往的固体摄像装置随着象素的微细化、垂直电荷传送部的高速驱动化以及水平电荷传送部的低电压驱动化的进展，会产生这样的问题，这就是不能在短时间内平稳地实行从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的电荷传送，并且一般情况下会产生被称为黑线不良的纵线状显示异常，使传送效率显著地恶化。使用图20来说明产生这种问题的原因。
在以往的固体摄像装置中，由于伴随象素的微细化必须使垂直传送沟道504的沟道宽度变窄，所以为了确保传送电荷量而有必要不断提高垂直传送沟道504的N型杂质浓度。另一方面，由于没有必要使水平传送沟道512的沟道宽度变窄，因而不需要提高水平传送沟道512的N型杂质浓度。
另外，在以往的固体摄像装置中，垂直传送沟道的水平电荷传送部一侧的端部521形成为与最终垂直传送电极508的端部基本一致，并且与最终垂直传送电极508的端部相比还在水平电荷传送部一侧形成有电位垒区域514及水平传送沟道512。也就是说，在最终垂直传送电极508之下形成有N型杂质浓度高的垂直传送沟道504，并且在垂直电荷传送部501和水平电荷传送部510之间的连接部的第1水平传送电极513a及第2水平传送电极515a下的区域上，形成有N型杂质浓度低的水平传送沟道512。
因此，如果不断加大垂直传送沟道504和水平传送沟道512的N型杂质的浓度差并推进水平电荷传送部的低电压驱动化，与最终垂直传送电极508(外加有VVH。)下的沟道电位相比，就会使在连接部的第2水平传送电极515a及第1水平传送电极513a(外加有VHH。)下的沟道电位更浅地形成，并且在图20的时刻t2、t3中会形成传送垒523。结果是，在垂直电荷传送部501中所剩下的信号电荷517a、517b在从时刻t4到使水平电荷传送部进行动作为止的短时间内不能将所有信号电荷传送给水平电荷传送部510，而产生信号电荷的传送剩余522，有时会产生被称为黑线不良的纵线状显示异常。
另外，有一种方法是为了不使如上的传送垒523产生而与外加φV4的其他垂直传送电极独立形成最终垂直传送电极508并使最终垂直传送电极508外加时钟脉冲φV4’，该时钟脉冲φV4’是与垂直电荷传送的高电平电压VVH相比使电压更低的时钟脉冲，但是在这种场合下会产生这样的问题，这就是在从第2垂直传送电极509b向最终垂直传送电极508的电荷传送过程中会重新产生传送不佳，或需要为制出φV4’的时钟脉冲所用的其他电源使驱动电路变得复杂等。
另外，上述那种以往的固体摄像装置的制造方法随着象素微细化的推进，会产生因掩膜校准偏差的影响而使垂直电荷传送部的传送电荷量不均匀性变大这样的问题。使用图22对产生这种问题的原因予以说明。
垂直传送沟道504及垂直P型势阱503如上所述可通过这样的方法而形成，该方法是在构图形成并除去第1光阻膜534之后离子注入N型杂质及P型杂质[图22(a)、(b)]，接着在构图并除去第2光阻膜528之后离子注入N型杂质及P型杂质[图23(a)、(b)]。这样，由于垂直传送沟道504及垂直P型势阱503是采用2次光阻工艺来形成的，所以因第1次光阻工艺和第2次光阻工艺过程中的掩膜校准偏差的影响而容易使垂直传送沟道504及垂直P型势阱503所形成的宽度产生变动，其结果特别是随着象素越来越细微，会产生使垂直电荷传送部的传送电荷量不均匀性变大这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供固体摄像装置和可以高精密度地制造出固体摄像装置的方法，该固体摄像装置即使象素的微细化和水平电荷传送部的低电压驱动化进一步发展，也可充分确保在各垂直电荷传送部中的传送电荷量并且在从各垂直电荷传送部向水平电荷传送部传送信号电荷时可以充分减少所产生的传送剩余，获得良好的显示特性。
为达到上述目的，本发明的固体摄像装置的特征为，具备多个垂直电荷传送部以及水平电荷传送部，该水平电荷传送部与上述各垂直电荷传送部的至少一端连接，接受从上述各垂直电荷传送部所传送的电荷并对其进行传送，
上述各垂直电荷传送部具备第1导电型垂直传送沟道区域、与上述第1导电型垂直传送沟道区域相邻所形成的第2导电型器件隔离区域、在上述第1导电型垂直传送沟道区域上所形成的多个垂直传送电极和最终垂直传送电极以及在上述第1导电型垂直传送沟道区域之下所形成的第2导电型垂直势阱区域，
上述水平电荷传送部具备第1导电型水平传送沟道区域、在上述第1导电型垂直传送沟道区域之下形成的第2导电型水平势阱区域、在上述第1导电型水平传送沟道区域上所形成的多个第1水平传送电极以及在上述第1水平传送电极的缝隙之间形成的多个第2水平传送电极，
在上述各垂直电荷传送部和上述水平电荷传送部之间的连接部上，从上述各垂直电荷传送部延伸出上述第1导电型垂直传送沟道区域、上述第2导电型器件隔离区域及上述第2导电型垂直势阱区域，在该第1导电型垂直传送沟道区域的上述连接部延伸出的部分之上重叠有上述第1水平传送电极的一部分，上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域的上述连接部延伸出的部分的靠近上述水平电极传送部一侧的端部，与上述最终垂直传送电极的靠近上述水平电荷传送部一侧的端部相比更加靠近上述水平电荷传送部一侧，并且具有在上述第2水平传送电极下的上述第1导电型水平传送沟道区域内以及在上述最终垂直传送电极和上述第1水平传送电极间的缝隙下的上述第1导电型垂直传送沟道区域内形成的电位垒区域。
最好在上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域的上述连接部延伸出的部分的上述水平电荷传送部一侧的端部，位于从上述第2导电型器件隔离区域的端部开始的1.5μm以内。
另外，本发明的第1制造方法是上述本发明的固体摄像装置的制造方法，其特征为具有在半导体基片上形成第1光阻膜的工序、
使上述第1光阻膜残留在作为第2导电型器件隔离区域的区域上并且从作为第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的区域上将其除去的构图工序、
以上述第1光阻膜作为掩膜而在上述半导体基片的表面层上离子注入第1导电型杂质以形成第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域，并且在上述第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域之下离子注入第2导电型杂质以形成第2导电型垂直势阱区域及第2导电型水平势阱区域的工序、
在除去上述第1光阻膜之后在上述半导体基片上形成第2光阻膜的工序、
从上述第1导电型垂直传送沟道区域上除去上述第2光阻膜的构图工序、
以上述第2光阻膜作为掩膜而在上述第1导电型垂直传送沟道区域上进一步离子注入第1导电型杂质的工序。
另外，本发明的第2制造方法是上述本发明的固体摄像装置的制造方法，其特征为具有在半导体基片上形成第1光阻膜的工序、
使上述第1光阻膜残留在作为第2导电型器件隔离区域的区域上并且从作为第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的区域上除去的构图工序、
以上述第1光阻膜作为掩膜而在上述半导体基片的表面层上离子注入第1导电型杂质以形成第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的工序、
在除去上述第1光阻膜之后在上述半导体基片上形成第2光阻膜的工序、
至少从上述第1导电型垂直传送沟道区域上除去上述第2光阻膜的构图工序、
以上述第2光阻膜作为掩膜而在上述第1导电型垂直传送沟道区域进一步离子注入第1导电型杂质并且在上述垂直传送沟道区域之下离子注入第2导电型杂质以形成第2导电型垂直势阱区域的工序、
在除去上述第2光阻膜之后在上述半导体基片上形成第3光阻膜的工序、
使上述第3光阻膜至少残留在上述第1导电型垂直传送沟道区域上并从上述第1导电型水平传送沟道区域上除去的构图工序、
以上述第3光阻膜作为掩膜而在上述水平传送沟道区域之下离子注入第2导电型杂质以形成第2导电型水平势阱区域的工序。
另外，本发明的第3制造方法是上述本发明的固体摄像装置的制造方法，其特征为具有在半导体基片上形成第1光阻膜的工序、
使上述第1光阻膜残留在作为第2导电型器件隔离区域的区域上并且从作为第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的区域上除去的构图工序、
以上述第1光阻膜作为掩膜并且离子注入第2导电型杂质、形成第2导电型垂直势阱区域及第2导电型水平势阱区域、而在上述半导体基片的表面层上离子注入第1导电型杂质以形成第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的工序、
在除去上述第1光阻膜之后在上述半导体基片上形成第2光阻膜的工序、
使上述第2光阻膜残留在作为上述第2导电型器件隔离区域的区域及上述第1导电型垂直传送沟道区域上并从上述第1导电型水平传送沟道区域上消除的构图工序、
以上述第2光阻膜作为掩膜而在上述第1导电型水平传送沟道区域离子注入第2导电型杂质的工序。
在该第3制造方法中，理想的是进一步具有以上述第2光阻膜作为掩膜而在上述第2导电型水平势阱区域离子注入第1导电型杂质的工序。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的固体摄像装置的一个示例的模式图。
图2是表示第1实施方式所涉及的固体摄像装置的垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部近旁结构的一个示例的模式图，图2(a)是平面图，图2(b)是图2(a)的A-A’剖面图。
图3表示的是第1实施方式的固体摄像装置在从垂直电荷传送部向水平电荷传送部进行电荷传送时的电位分布。
图4是在驱动本发明第1实施方式的固体摄像装置时从垂直电荷传送部一直到水平电荷传送部的沟道电位分布的模式图。
图5表示的是在使垂直传送沟道的端部位置对器件隔离区域的端部产生移动时对在各垂直电荷传送部101和水平电荷传送部110之间所产生的电位垒及电位坑的大小进行解析的结果。
图6是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第1示例所用的附图，图6(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，
图6(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图7是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第1示例所用的附图，图7(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图7(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图8是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第1示例所用的附图，图8(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图8(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图9是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第1示例所用的附图，图9(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图9(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图10是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第2示例所用的附图，图10(a)表示与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图10(b)表示与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图11是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第2示例所用的附图，图11(a)表示与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图11(b)表示与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图12是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第2示例所用的附图，图12(a)表示与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图12(b)表示与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图13是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第2示例所用的附图，图13(a)表示与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图13(b)表示与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图14是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第2示例所用的附图，图14(a)表示与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图14(b)表示与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图15是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第3示例所用的附图，图15(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图15(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图16是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第3示例所用的附图，图16(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图16(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图17是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第3示例所用的附图，图17(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图17(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图18是为说明第1实施方式所涉及的固体摄像装置制造方法的第3示例所用的附图，图18(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图18(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
图19是表示在以往的固体摄像装置中垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部近旁的结构的模式图，图19(a)是平面图，图19(b)是图19(a)的A-A’剖面图。
图20表示的是以往的固体摄像装置在从垂直电荷传送部向水平电荷传送部进行电荷传送时的电位分布。
图21是给垂直电荷传送部及水平电荷传送部的各电极外加的时钟脉冲的一个示例。
图22是为了说明以往的固体摄像装置的制造方法所用的附图，图22(a)表示出与图19(a)的A-A’剖面相当的部分，图22(b)表示出与图19(a)的B-B’剖面相当的部分。
图23是为了说明以往的固体摄像装置的制造方法所用的附图，图23(a)表示出与图19(a)的A-A’剖面相当的部分，图23(b)表示出与图19(a)的B-B’剖面相当的部分。
图24是为了说明以往的固体摄像装置的制造方法所用的附图，图24(a)表示出与图19(a)的A-A’剖面相当的部分，图24(b)表示出与图19(a)的B-B’剖面相当的部分。
图25是为了说明以往的固体摄像装置的制造方法所用的附图，图25(a)表示出与图19(a)的A-A’剖面相当的部分，图25(b)表示出与图19(a)的B-B’剖面相当的部分。
具体实施方式
根据本发明的固体摄像装置，如上所述由于使第1导电型垂直传送沟道区域、第2导电型器件隔离区域及第2导电型垂直势阱区域延伸到垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部，而该延伸出的区域的水平电荷传送部一侧的端部比起最终垂直传送电极的水平电荷传送部一侧的端部更加位于水平电荷传送部一侧，并且可以进行调整，使之位于距离第2导电型器件隔离区域的水平电荷传送部一侧的端部1.5μm之内，所以为了使垂直电荷传送部的传送电荷量增加，而增大垂直传送沟道和水平传送沟道的N型杂质的浓度差，并且在水平电荷传送部的低电压驱动化的场合下，也可以在短时间内将信号电荷平稳地传送给水平电荷传送部。因此，在确保良好的显示特性的同时，使象素的更微细化、垂直电荷传送部的高速驱动化以及水平电荷传送部的低电压驱动化成为可能。
在上述固体摄像装置中，理想的是第1导电型水平传送沟道区域形成为其杂质浓度比第1导电型垂直传送沟道区域低。根据该最佳示例，即使在随着象素的微细化而缩小垂直传送沟道区域的沟道宽度的场合下，也可以确保充分的传送信号量。
另外，在上述固体摄像装置中，理想的是第1导电型水平传送沟道区域形成为其扩散深度比第1导电型垂直传送沟道区域深。根据该最佳示例，由于来自水平传送电极的水平传送沟道区域内的电场延伸至沟道深处，所以可强化传送电场，使水平电荷传送部的传送效率进一步得到提高。
另外，在上述固体摄像装置中，理想的是第2导电型水平势阱区域形成为其杂质浓度比第2导电型垂直势阱区域低。根据该最佳示例，由于来自水平传送电极的水平传送沟道区域内的电场延伸至沟道深处，所以可强化传送电场，使水平电荷传送部的传送效率进一步得到提高。加之，由于与垂直传送沟道区域相比可以更深地形成水平传送沟道区域的沟道电位，所以能够更加平稳地实行从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送。
另外，在上述固体摄像装置中，理想的是第2导电型水平势阱区域形成为其杂质扩散比上述第2导电型垂直势阱区域深度深。根据该最佳示例，由于来自水平传送电极的水平传送沟道区域内的电场延伸至沟道深处，所以可强化传送电场使水平电荷传送部的传送效率进一步得到提高。加之，由于与垂直传送沟道区域相比可以更深地形成水平传送沟道区域的沟道电位，所以能够更加平稳地实行从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送。
另外，在上述固体摄像装置中，理想的是对于配置成在上述连接部上与上述第1导电型垂直传送沟道区域重叠的上述水平传送电极，可设定上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第1导电型水平传送沟道区域的杂质浓度，以做到与位于该水平传送电极之下的上述第1导电型垂直传送沟道区域的沟道电位相比，使位于该水平传送电极之下的上述第1导电型水平传送沟道区域的沟道电位方变得更深。根据该最佳示例，可以更加平稳地实施从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送。
(第1实施方式)
有关本发明的第1实施方式所涉及的固体摄像装置的一个示例，通过参照附图予以说明。图1是表示第1实施方式所涉及的固体摄像装置的一个示例的模式图。另外，图2是表示上述固体摄像装置的垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部近旁结构的一个示例的模式图，图2(a)是平面图，图2(b)是图2(a)的A-A’剖面图。
如图1所示，该固体摄像装置具备有配置成行列状的多个光电变换部130、与光电变换部130的各列对应所配置的多列垂直电荷传送部101、与各垂直电荷传送部101的一端电连接的水平电荷传送部110以及与水平电荷传送部110的一端连接的输出电路部131。
如图2(a)及(b)所示，在垂直电荷传送部101中，在N-型半导体基片102的表层部分上形成有垂直P型势阱103，并在该垂直P型势阱103的表层部分上形成有N型的垂直传送沟道104。另外，在垂直传送沟道104之间形成有P+型器件隔离区域105。还有，在垂直传送沟道104上通过栅极绝缘膜106形成有多个垂直传送电极107、109a、109b以及最终垂直传送电极108，并使各垂直传送电极进行配线，使之外加时钟脉冲φV1、φV2、φV3或φV4。
在水平电荷传送部110中，在N-型半导体基片102的表层部分上形成有水平P型势阱111，并在水平P型势阱111的表层部分上形成有N型的水平传送沟道112。在水平传送沟道112上通过栅极绝缘膜106形成有多个第1水平传送电极113a、113b。还有，在第1水平传送电极之间的空隙上形成有N-型的电位垒区域114，在该电位垒区域114上通过栅极绝缘膜106形成有第2水平传送电极115a、115b。另外，使各水平传送电极进行配线，使之外加时钟脉冲φH1或φH2。
由于垂直传送沟道104的沟道宽度比水平传送沟道112的沟道宽度窄，所以为了确保传送信号量而可以使垂直传送沟道104的N型杂质浓度以比水平传送沟道112更高的浓度来形成。另外，由于水平电荷传送部110与垂直电荷传送部101相比其传送频率较高，所以在强化传送电场的前提下可以使水平P型势阱111的P型杂质浓度以比垂直P型势阱103更低的浓度来形成。
在垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部上，从垂直电荷传送部一侧延伸出垂直P型势阱103、P+型器件隔离区域105及垂直传送沟道104。在该连接部上，P+型器件隔离区域105形成为与第2水平传送电极115b的垂直电荷传送部一侧的端部重叠。另外，垂直传送沟道104形成为第1水平传送电极113a和第2水平传送电极115a的垂直电荷传送部一侧的端部重叠，而第1水平传送电极113a和第2水平传送电极115a用来接受从垂直电荷传送部101所传送的电荷。另外，在该连接部上，在最终垂直传送电极108和第1水平传送电极113a之间的空隙上形成有N-型的电位垒区域114，并且在该电位垒区域114上通过栅极绝缘膜106重叠有第2水平传送电极115a。
在该固体摄像装置中，如上所述在垂直电荷传送部101及水平电荷传送部110之间的连接部上延伸出垂直P型势阱103、垂直传送沟道104以及P+型器件隔离区域105，但是可调整端部121和端部116之间的位置使其基本一致，端部121是该垂直P型势阱103及垂直传送沟道104的水平电荷传送部一侧的端部，端部116是P+型器件隔离区域105的水平电荷传送部一侧的端部。
也就是说，在最终垂直传送电极108之下的区域和连接部上的第1水平传送电极113a及第2水平传送电极115a之下的区域上，都形成有垂直传送沟道104及垂直P型势阱103。进一步说，最终垂直传送电极108之下的区域和连接部上的第1水平传送电极113a下的区域是具有相同杂质浓度的区域。
下面，有关上述固体摄像装置从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的电荷传送动作，予以说明。
图21是给垂直电荷传送部及水平电荷传送部的各电极外加的时钟脉冲的一个示例。在该图中，φV1～φV4是给垂直传送电极外加的传送脉冲，φH1及φH2是给水平传送电极外加的传送脉冲。另外，在各脉冲中，VVH及VHH表示高电平电压，VVL及VHL表示低电平电压。另外，图3表示的是在通过图21所示的时钟脉冲加以驱动的场合下从垂直电荷传送部向水平电荷传送部进行电荷传送时的电位分布。
在时刻为t1时，垂直电荷传送部101内的信号电荷117蓄积在外加有高电压VVH的第1垂直传送电极107及第2垂直传送109b之下。接着，在时刻为t2时，由于时钟脉冲φV4从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV2从VVH变为VVL，所以可使不包括信号电荷117a的所有信号电荷117从垂直电荷传送部101向水平电荷传送部110传送，该信号电荷117a是在最终垂直传送电极108及第2垂直传送电极109b的空隙上所剩余的信号电荷。然后，在时刻为t3时，由于时钟脉冲φV1从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV3从VVH变为VVL，所以使剩余的信号电荷117a也从垂直电荷传送部101向水平电荷传送部110传送，并且全部的信号电荷117会蓄积在水平电荷传送部110的外加有VHH的第1水平传送电极113a之下。在时刻为t4时，由于时钟脉冲φV2从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV4从VVH变为VVL，所以下一个信号电荷118会传送至外加有高电压VVH的第1垂直传送电极107及第2垂直传送电极109a之下。在时刻为t5时，由于时钟脉冲φV3从VVL变为VVH并且时钟脉冲φV1从VVH变为VVL，因而下一个信号电荷118会传送至外加有高电压VVH的第1垂直传送电极107及第2垂直传送电极109b之下。此后，使水平电极传送部110进行动作并且对水平传送电极外加相互进行过相位反转的传送脉冲φH1、φH2，使信号电荷117不断传送到水平电荷传送部。以后，通过重复该动作，使信号电荷117在垂直电荷传送部101及水平电荷传送部110之间不断传送。
如图3所示，在垂直电荷传送部和水平电荷传送部的连接部上，因在第2水平传送电极115a之下所形成的电位垒区域114而存在电位垒119，还有因窄沟道效应而存在电位垒120，并且该窄沟道效应是因垂直电荷传送部的器件隔离区域105而产生的，因此抑制了从水平电荷传送部向垂直电荷传送部的信号电荷的逆传送。
下面，有关采用这种固体摄像装置可达到的效果，采用图2及图3予以说明。如上所述该固体摄像装置形成为在垂直电荷传送部101和水平电荷传送部110之间的连接部上延伸出垂直传送沟道104及器件隔离区域105并且该垂直传送沟道104的端部121和器件隔离区域105的端部的位置基本一致。也就是说，最终垂直传送电极108之下的区域和连接部上的第1水平传送电极113a之下的区域为具有相同杂质浓度的区域。
因此，为了使垂直电荷传送部101的传送电荷量得到增加，而增大垂直传送沟道104和水平传送沟道112的N型杂质的浓度差，并且即使推进水平电荷传送部110的低电压驱动化，与最终垂直传送电极108(外加有VVH。)之下的沟道电位相比，也能够更深地形成连接部上的第2水平传送电极115a及第1水平传送电极113a(外加有VHH。)之下的沟道电位(图3的132)。因而，不会像以往的固体摄像装置那样产生传送势垒(图20的523)，而在时刻t2～t3之间使信号电荷117平稳地传送给水平电荷传送部110。因此，可以抑制在以往的固体摄像装置中成为问题的被称为黑线不良的纵线状显示异常的产生。因而，在确保良好的显示特性的同时使象素的微细化、垂直电荷传送部的高速驱动化及水平电荷传送部的低电压驱动化成为可能。
再者，理想的是因垂直电荷传送部的器件隔离区域105的窄沟道效应而产生的电位垒120，会由于使垂直传送沟道104的N型杂质浓度比水平传送沟道112的N型杂质浓度更加提高而不断减少，所以垂直传送沟道104的N型杂质浓度在不消除该电位垒120的范围内需预先设定为比水平传送沟道112的N型杂质浓度更高。
另外，理想的是在连接部上垂直传送沟道104的端部121和P+型器件隔离区域105的端部116形成为其双方的位置基本一致，但是由于从垂直电荷传送部101一直到水平电荷传送部110因窄沟道效应的影响而逐渐变化为沟道电位逐渐变深，所以如果垂直传送沟道104端部121的位置处于该沟道电位的变化区域133的范围内，就可以充分抑制电位坑和势垒的产生，并且能够达到上述的那种效果。具体地说，垂直传送沟道104的端部121与最终垂直传送电极108的水平电荷传送部一侧的端部相比更加位于水平电荷传送部侧，并且可以位于距离P+型器件隔离区域105的端部116在1.5μm之内。
下面，列举上述固体摄像装置的形成条件及驱动条件的一个示例，对于上述的效果加以进一步说明。
上述固体摄像装置的垂直传送沟道104的沟道宽度因与一边为3μm以下的象素微细化相对应，所以例如能够以0.7μm的狭窄程度来构成，而水平传送沟道112的沟道宽度与象素的微细化无关，例如可以采用30μm来构成。这样，由于垂直传送沟道104的沟道宽度比水平传送沟道112的沟道宽度更窄，所以为了确保传送信号量而可以使垂直传送沟道104的N型杂质浓度以比水平传送沟道112更高的浓度来形成。例如，垂直传送沟道104的N型杂质浓度以2×1017cm-3来形成，水平传送沟道112的N型杂质浓度以1.5×1017cm-3来形成。另外，由于水平电荷传送部110与垂直电荷传送部101相比其传送频率较高，所以在强化传送电场的前提下使水平P型势阱111的P型杂质浓度以比垂直P型势阱103更低的浓度来形成。例如，垂直P型势阱103的P型杂质浓度以2×1016cm-3来形成，水平P型势阱111的P型杂质浓度以1.5×1016cm-3来形成。另外，N-型的电位垒区域114例如可通过在如上的这种杂质浓度的垂直传送沟道中以用量为5.0×1011cm-2离子注入硼等的P型杂质来形成，该N-型的电位垒区域114形成于第1水平传送电极之间的空隙以及最终垂直传送电极108和第1水平传送电极113a的空隙。
另外，在图21所示的各脉冲中，φV1～φV4及φH1、φH2的各电压例如可设定为VVH＝0V、VHH＝3V、VVL＝-8V、VHL＝0V。
在图4中表示出在这样的条件下形成固体摄像装置并进行驱动时从垂直电荷传送部一直到水平电荷传送部的沟道电位分布。在该图中，表示出在使垂直传送沟道的端部121的位置相对于器件隔离区域的端部116的位置向垂直电荷传送方偏离2μm时(I)、使之一致时(II)以及向水平电荷传送部侧偏离2μm时(III)的沟道电位分布。
在使垂直传送沟道的端部121的位置与器件隔离区域的端部116的位置基本一致时(II)，最终垂直传送电极108(外加有VVH＝0V。)之下的沟道电位因窄沟道效应而在约6V的状态下形成，位于连接部的第2水平传送电极115a(外加有VHH＝3V。)之下的区域(电位垒114)的沟道电位因窄沟道效应而在约7V的状态下形成，位于连接部的第1水平传送电极113a(外加有VHH＝3V。)之下的区域(垂直传送沟道104)的沟道电位因窄沟道效应而在约8V的状态下形成。另外，位于水平电荷传送部的第1水平传送电极113a(外加有VHH＝3V。)之下的区域(水平传送沟道112)的沟道电位，由于几乎没有窄沟道效应，因而在约10V的状态下形成。这样，由于从最终垂直传送电极108向水平传送沟道112使沟道电位形成为逐渐变深，所以信号电荷可在短时间内从垂直电荷传送部101向水平电荷传送部110平稳地传送。
另外，有一种趋势是若使垂直传送沟道的端部121的位置对器件隔离区域的端部116向垂直电荷传送部方移动则会产生电位垒，若向水平电荷传送部方移动则会产生电位坑(I及III)。
图5是在使垂直传送沟道的端部121的位置对器件隔离区域105的端部116的位置向垂直电荷传送部方及水平电荷传送部方移动时通过模拟方法对在从垂直电荷传送部101到水平电荷传送部110之间产生的电位垒及电位坑的大小进行解析的结果。如该解析结果所示，如果垂直传送沟道端部121的位置和器件隔离区域端部116的位置的偏差在1.5μm以下的范围内，就基本上不会产生电位垒和电位坑而可以抑制被称为黑线不良的纵线状显示异常的产生。
(第2实施方式)
下面，有关上述固体摄像装置的制造方法的第1示例，予以说明。图6、图7、图8及图9是为说明上述固体摄像装置的制造方法所用的附图，图6(a)、7(a)、8(a)和9(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图6(b)、7(b)、8(b)和9(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
首先，如图6(a)、(b)所示，在N-型半导体基片102的表面上形成氧化膜等的保护膜126。在该保护膜126的表面上形成氮化膜等的离子注入阻止膜135，并在离子注入阻止膜135的表面上形成第1光阻膜134。接着，构图(pattern)除去第1光阻膜134及离子注入阻止膜135，使之从形成垂直传送沟道及水平传送沟道的区域上除去并残留在作为器件隔离区域的部分上。此后，在N-型半导体基片102的表层部分上离子注入硼等P型杂质以形成P型区域124，并在P型区域124的表层部分上通过离子注入磷和砷等N型杂质来形成N型区域125。
接着，全部除去第1光阻膜134。此时，使离子注入阻止膜135仍按原样残留在基片上。随后，在保护膜126及离子注入阻止膜135的表面上形成第2光阻膜128。此后，如图7(a)、(b)所示，构图除去第2光阻膜128，使之至少从形成垂直传送沟道的区域上除去并残留在形成水平传送沟道的区域上。以剩下的第2光阻膜128及离子注入阻止膜135作为掩膜，按照与P型区域124大致相同的深度离子注入硼等的P型杂质以形成垂直P型势阱103，并按照与N型区域125大致相同的深度离子注入磷和砷等的N型杂质以形成垂直传送沟道104。在此，没有形成垂直P型势阱103及垂直传送沟道104的P型区域124及N型区域125成为水平P型势阱111及水平传送沟道112。
此时，可调整下述两种位置之间的偏差使之达到1.5μm之内，这两个位置一个是垂直传送沟道和水平传送沟道的边界(垂直传送沟道的水平电荷传送部一侧的端部121)及垂直P型势阱和水平P型势阱的边界(垂直P型势阱的水平电荷传送部一侧的端部137)的位置，另一个是作为P+型器件隔离区域105的区域的水平电荷传送部一侧的端部(相当于图7(b)的116。)的位置。
接着，在全部除去第2光阻膜128及离子注入阻止膜135之后，如图8(a)、(b)所示，在N-型半导体基片102的表层部分除垂直传送沟道及水平传送沟道之外的区域上，离子注入硼等P型杂质以形成器件隔离区域105。在全部除去保护膜126之后，在表面上形成栅极绝缘膜106并进一步在栅极绝缘膜106上形成第1层传送电极107、108、113a、113b。进而，在表面上形成第3光阻膜129，并且将其从水平传送沟道一侧的区域除去，以便最终垂直传送电极108上具有端部，之后离子注入硼等的P型杂质以形成N-型的电位垒区域114。
接着，在全部除去第3光阻膜129之后，如图9(a)、(b)所示，在第1层传送电极107、108、113a、113b的周围形成层间绝缘膜127，并形成第2层传送电极109a、109b、115a、115b。在垂直传送电极109a、107、109b、108上采用铝和钨等的金属膜进行配线，使之各自外加φV1、φV2、φV3、φV4的时钟脉冲，并且在水平传送电极113a和115a的组、113b和115b的组上进行配线，使之各自外加φH1、φH2的时钟电压，据此可制造出第1实施方式的固体摄像装置。
下面，对于采用该固体摄像装置的制造方法可以达到的效果，使用图6及图7予以说明。在该制造方法中，垂直传送沟道104及垂直P型势阱103如上所述是通过下述方法形成的，这种方法是在构图除去第1光阻膜134及离子注入阻止膜135后，离子注入N型杂质及P型杂质[图6(a)、(b)]，接着在形成第2光阻膜128之后，至少除去形成垂直传送沟道的区域的第2光阻膜128后，再以构图留下的第2光阻膜128及离子注入阻止膜135作为掩膜而离子注入P型杂质及N型杂质[图7(a)、(b)]。这样，在第2实施方式的固体摄像装置制造方法中的垂直传送沟道104及垂直P型势阱103，与以往的制造方法相同是分别通过2次N型杂质及P型杂质的离子注入而形成的，而此时由于以通过1次光阻工序所构图除去的离子注入阻止膜135作为掩膜来实行离子注入，所以不会引起在第1次和第2次离子注入过程中的注入区域水平方向的位置偏差和宽度扩大，而使形成垂直传送沟道104及垂直P型势阱103的宽度得以稳定。结果是，即使象素变得微细化，也可以取得抑制垂直电荷传送部的传送电荷量的不均匀和从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送不佳这样的效果。
(第3实施方式)
下面，说明有关上述第1实施方式所涉及的固体摄像装置的制造方法的第2示例。图10、图11、图12、图13及图14是为说明上述固体摄像装置的制造方法所用的附图，图10(a)、11(a)、12(a)和13(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图10(b)、11(b)、12(b)和13(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
首先，如图10(a)、(b)所示，在N-型半导体基片202的表面上形成氧化膜等的保护膜226。在该保护膜226的表面上形成氮化膜等的离子注入阻止膜235，并在该离子注入阻止膜235的表面上形成第1光阻膜234。然后，构图除去第1光阻膜234及离子注入阻止膜235，使之从形成垂直传送沟道及水平传送沟道的区域上除去并残留在作为器件隔离区域的部分上。此后，在N-型半导体基片202的表层部分上离子注入磷和砷等N型杂质，以形成N型区域225。
接着，全部除去第1光阻膜234。此时，使离子注入阻止膜235仍按原样残留在基片上。随后，在保护膜226及离子注入阻止膜235的表面上形成第2光阻膜228。此后，如图11(a)、(b)所示，构图除去第2光阻膜228，以便至少从形成垂直传送沟道的区域上除去并残留在形成水平传送沟道的区域上。以剩下的第2光阻膜228及离子注入阻止膜235作为掩膜，而将硼等的P型杂质离子注入到N型区域225之下，形成垂直P型势阱203，并按照与N型区域225大致相同的深度离子注入磷和砷等的N型杂质，形成垂直传送沟道204。在此，没有形成垂直传送沟道204的N型区域225成为水平传送沟道212。
此时，可调整两个位置之间的偏差使之达到1.5μm之内，这两个位置一个是垂直传送沟道和水平传送沟道的边界(垂直传送沟道的水平电荷传送部一侧的端部221)的位置，另一个是作为P+型器件隔离区域205的区域的水平电荷传送部一侧的端部(相当于图11(b)的216。)的位置。
接着，在全部除去第2光阻膜228及离子注入阻止膜235之后，在保护膜226的表面上形成第3光阻膜229。此后，如图12(a)、(b)所示构图除去第3光阻膜229，以便至少残留在垂直传送沟道上并从水平传送沟道上将其除去。以剩下的第3光阻膜229作为掩膜而将硼等的P型杂质离子注入到水平传送沟道212之下，形成水平P型势阱211。
此时，可调整下述两种位置之间的偏差使之达到1.5μm之内，这两个位置一个是垂直P型势阱和水平P型势阱之间的边界(垂直P型势阱的水平电荷传送部一侧的端部237)的位置，另一个是作为P+型器件隔离区域205的区域的水平电荷传送部一侧的端部(相当于图13(b)的216。)的位置。
接着，在全部除去第3光阻膜229之后，如图13(a)、(b)所示，在N-型半导体基片202的表层部分除垂直传送沟道及水平传送沟道之外的区域上离子注入硼等的P型杂质，形成器件隔离区域205。在全部除去保护膜226之后，在表面上形成栅极绝缘膜206，并进一步在栅极绝缘膜206上形成第1层传送电极207、208、213a、213b。还有，在表面上形成第4光阻膜236，并且将其从水平传送沟道一侧的区域除去，以便最终垂直传送电极208上具有端部，之后离子注入硼等的P型杂质，形成N-型的电位垒区域214。
接着，在全部除去第4光阻膜236之后，如图14(a)、(b)所示在第1层传送电极207、208、213a、213b的周围形成层间绝缘膜227，并形成第2层传送电极209a、209b、215a、215b。在垂直传送电极209a、207、209b、208上采用铝和钨等的金属膜进行配线，使之各自外加φV1、φV2、φV3、φV4的时钟脉冲，并且在水平传送电极213a和215a的组、213b和215b的组上进行配线，使之各自外加φH1、φH2的时钟电压，据此可制造出第1实施方式的固体摄像装置。
下面，对于采用该固体摄像装置的制造方法可以达到的效果，使用图10及图11予以说明。在该制造方法中，与第2实施方式的制造方法一样，由于形成垂直传送沟道204所需的2次离子注入是以通过1次光阻工序所构图除去的离子注入阻止膜235作为掩膜来实行的，所以不会引起在第1次和第2次N型杂质的离子注入过程中的注入区域水平方向的位置偏差和宽度扩大，而使形成垂直传送沟道204的宽度得以稳定(图10、图11)。结果是，即使象素微细化，也可以取得抑制垂直电荷传送部的传送电荷量的不均匀性和从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送不佳这样的效果。
再者，在第3实施方式的固体摄像装置的制造方法中，由于垂直P型势阱203和水平P型势阱211通过各自独立的光阻工序及离子注入工序来形成，所以可以对各自的P型势阱进行最佳设计(图11、图12)。例如，可以是垂直P型势阱203在N-半导体基片202的浅区域上以高浓度来形成，水平P型势阱211在N-半导体基片202的深区域上以低浓度来形成，据此也可以取得同时实现在垂直电荷传送部201的信号电荷量的增加和污点的减少以及在水平电荷传送部210的电荷传送效率的提高这样的效果。
(第4实施方式)
下面，有关上述第1实施方式所涉及的固体摄像装置的制造方法的第3示例，予以说明。图15、图16、图17及图18是为说明上述固体摄像装置的制造方法所用的附图，图15(a)、16(a)、17(a)和18(a)表示出与图2(a)的A-A’剖面相当的部分，图15(b)、16(b)、17(b)和18(b)表示出与图2(a)的B-B’剖面相当的部分。
首先，如图15(a)、(b)所示，在N-型半导体基片302的表面上形成氧化膜等的保护膜326。在该保护膜326的表面上形成第1光阻膜334。接着，构图除去第1光阻膜334，以便残留在作为器件隔离区域的区域上并从形成垂直传送沟道及水平传送沟道的区域上除去。此后，在N-型半导体基片302的表层部分上离子注入硼等的P型杂质，形成P型区域324，并在P型区域324的表层部分上离子注入磷和砷等N型杂质，形成N型区域325。
接着，全部除去第1光阻膜334，并在保护膜326的表面上形成第2光阻膜328。如图16(a)、(b)所示，构图除去第2光阻膜328，使之残留在作为器件隔离区域及垂直沟道区域的区域上并从形成水平传送沟道的区域上除去。以剩下的第2光阻膜328作为掩膜，按照与P型区域324大致相同的深度离子注入磷和砷等N型杂质并加以反复，以此形成低浓度的水平P型势阱311，按照与N型区域325几乎相同的深度离子注入硼等的P型杂质并加以反复，以此形成低浓度的水平传送沟道312。在此，没有形成水平P型势阱311和水平传送沟道312的P型区域324及N型区域325成为垂直P型势阱303及垂直传送沟道304。
此时，可调整下述两种位置之间的偏差使之达到1.5μm之内，这两种位置一个是垂直传送沟道和水平传送沟道的边界(垂直传送沟道的水平电荷传送部一侧的端部321)及垂直P型势阱和水平P型势阱之间的边界(垂直P型势阱的水平电荷传送部一侧的端部337)的位置，另一个是作为P+型器件隔离区域305的区域的水平电荷传送部一侧的端部(相当于图17(b)的316。)的位置。
接着，在全部除去第2光阻膜328之后，如图17(a)、(b)所示在N-型半导体基片302的表层部分除垂直传送沟道及水平传送沟道之外的区域上离子注入硼等的P型杂质，形成器件隔离区域305。在全部除去保护膜326之后，在表面上形成栅极绝缘膜306，并进一步在栅极绝缘膜306上形成第1层传送电极307、308、313a、313b，并在表面上形成第3光阻膜329，且将其从水平传送沟道一侧的区域除去，以便最终垂直传送电极308上具有端部，之后离子注入硼等的P型杂质以形成N-型的电位垒区域314。
接着，在全部除去第3光阻膜329之后，如图18(a)、(b)所示在第1层传送电极307、308、313a、313b的周围形成层间绝缘膜327，并形成第2层传送电极309a、309b、315a、315b。在垂直传送电极309a、307、309b、308上采用铝和钨等的金属膜进行配线，使之各自外加φV1、φV2、φV3、φV4的时钟脉冲，并且在水平传送电极313a和315a的组、313b和315b的组上进行配线，使之各自外加φH1、φH2的时钟电压，据此可制造出第1实施方式的固体摄像装置。
下面，对于采用该固体摄像装置的制造方法可以达到的效果，使用图15予以说明。在该制造方法中，由于垂直传送沟道304及垂直P型势阱303如上所述，是通过以构图除去的第1光阻膜334作为掩膜而分别只1次离子注入N型杂质及P型杂质来形成的[图15(a)、(b)]，所以不会象以往的制造方法那样在形成垂直传送沟道及垂直P型势阱时，因第1次和第2次离子注入而产生注入区域水平方向的位置偏差和宽度扩大，而使形成垂直传送沟道304及垂直P型势阱303的区域宽度得以稳定。结果是，即使推进象素的微细化，也可以取得抑制垂直电荷传送部的传送电荷量的不均匀性和从垂直电荷传送部向水平电荷传送部的信号电荷的传送不佳这样的效果。
还有，在第4实施方式的固体摄像装置制造方法中，与第2及第3实施方式的制造方法有所不同，由于没有必要形成离子注入阻止膜，而可以缩短处理工序。另外，也能够抑制因构图除去离子注入阻止膜而产生的腐蚀损伤和因残留膜而引起的离子注入量的变动，并且仍会取得可以实现低压电流并且传送电荷量不均匀性少的固体摄像装置这样的效果。
再者，在上述第1～第4实施方式中，说明了关于垂直P型势阱和水平P型势阱的P型杂质浓度不同的情形，但是也可以使两种P型势阱用相同的杂质浓度来形成。
另外，以上对有关水平传送沟道以与垂直传送沟道大致相同的深度来形成的情形加以说明，但是也可以应用于水平传送沟道比垂直传送沟道更深地形成的情形。
另外，以上说明了有关在垂直电荷传送部和水平电荷传送部之间的连接部上在相当于最终垂直电荷传送电极和第1水平传送电极之间的空隙的区域上形成有电位垒区域的情形，但是也可以应用于没有形成该电位垒区域的情形。
还有，虽然列举出垂直电荷传送部及水平电荷传送部具有2层结构的传送电极的情形，但是本发明并不限定于此，例如传送电极可以是单层结构或者具有3层以上的多层结构。
另外，虽然以上说明了有关行间传送式并且具有与垂直电荷传送部的一端进行电连接的水平电荷传送部的固体摄像装置，但是本发明并不限定于此，例如对于帧传送式等其他形式的固体摄像装置，或者对于具有与垂直电荷传送部的两端进行电连接的水平电荷传送部的固体摄像装置，也同样可以使用。
发明的效果
如上面所说明的，根据本发明的固体摄像装置，由于使垂直电荷传送部的传送电荷量增加，所以会增大垂直传送沟道和水平传送沟道的N型杂质的浓度差，即使在水平电荷传送部的低电压驱动化的场合下，也可以在短时间内将信号电荷平稳地传送给水平电荷传送部。因此，在确保良好的显示特性的同时，使象素的微细化、垂直电荷传送部的高速驱动化以及水平电荷传送部的低电压驱动化成为可能。

Claims (11)

1.一种固体摄像装置，
具备水平电荷传送部以及多个垂直电荷传送部，该水平电荷传送部与上述多个垂直电荷传送部的至少一端连接，接受从上述垂直电荷传送部传送的电荷并对其进行传送，
其特征为：
上述各垂直电荷传送部具备：第1导电型垂直传送沟道区域、与上述第1导电型垂直传送沟道区域相邻而形成的第2导电型器件隔离区域、在上述第1导电型垂直传送沟道区域上形成的多个垂直传送电极和最终垂直传送电极、和在上述第1导电型垂直传送沟道区域之下形成的第2导电型垂直势阱区域，
上述水平电荷传送部具备第1导电型水平传送沟道区域、在上述第1导电型水平传送沟道区域之下形成的第2导电型水平势阱区域、在上述第1导电型水平传送沟道区域上形成的多个第1水平传送电极、和在上述第1水平传送电极的缝隙之间形成的多个第2水平传送电极，
在上述各垂直电荷传送部和上述水平电荷传送部之间的连接部上，上述第1导电型垂直传送沟道区域、上述第2导电型器件隔离区域及上述第2导电型垂直势阱区域从上述各垂直电荷传送部延伸出，上述第1水平传送电极的一部分重叠在该第1导电型垂直传送沟道区域中的延伸到上述连接部的部分上，
上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域中的延伸到上述连接部的部分的、靠近上述水平电荷传送部一侧的端部，与上述最终垂直传送电极的靠近上述水平电荷传送部一侧的端部相比更加靠近上述水平电荷传送部一侧，
具有在上述第2水平传送电极下的上述第1导电型水平传送沟道区域内、以及在上述最终垂直传送电极和上述第1水平传送电极之间的缝隙下的上述第1导电型垂直传送沟道区域内形成的电位垒区域。
2.根据权利要求1中记载的固体摄像装置，其特征为：
在上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域中的延伸到上述连接部的部分的、靠近上述水平电荷传送部一侧的端部，位于从上述第2导电型器件隔离区域的靠近上述水平电荷传送部一侧的端部开始的1.5μm以内。
3.根据权利要求1或2中记载的固体摄像装置，
上述第1导电型水平传送沟道区域形成为，其杂质浓度比上述第1导电型垂直传送沟道区域低。
4.根据权利要求1中记载的固体摄像装置，
上述第1导电型水平传送沟道区域形成为，其扩散深度比上述第1导电型垂直传送沟道区域深。
5.根据权利要求1中记载的固体摄像装置，
上述第2导电型水平势阱区域形成为，其杂质浓度比上述第2导电型垂直势阱区域低。
6.根据权利要求1中记载的固体摄像装置，
上述第2导电型水平势阱区域形成为，其杂质扩散深度比上述第2导电型垂直势阱区域深。
7.根据权利要求1中记载的固体摄像装置，
设定上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第1导电型水平传送沟道区域的杂质浓度，使得对于在上述连接部上配置成与上述第1导电型垂直传送沟道区域重叠的上述第1水平传送电极，位于该第1水平传送电极之下的上述第1导电型水平传送沟道区域的沟道电位，比位于该第1水平传送电极之下的上述第1导电型垂直传送沟道区域的沟道电位更低。
8.根据权利要求1中记载的固体摄像装置的制造方法，其特征为：具有
在半导体基片上形成第1光阻膜的工序；
使上述第1光阻膜残留在作为第2导电型器件隔离区域的区域上，并且从作为第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的区域上除去的构图工序；
以上述第1光阻膜作为掩膜，在上述半导体基片的表面层上离子注入第1导电型杂质，形成第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域，并且在上述第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域之下离子注入第2导电型杂质，形成第2导电型垂直势阱区域及第2导电型水平势阱区域的工序；
在除去上述第1光阻膜之后，在上述半导体基片上形成第2光阻膜的工序；
从上述第1导电型垂直传送沟道区域上除去上述第2光阻膜的构图工序；
以上述第2光阻膜作为掩膜，在上述第1导电型垂直传送沟道区域进一步离子注入第1导电型杂质的工序；
在上述器件隔离区域上离子注入第2导电型杂质，形成器件隔离区域的工序；
在上述半导体基片上形成绝缘膜的工序；
在上述绝缘膜上形成第1层垂直传送电极、最终垂直传送电极及第2水平传送电极的工序；
形成电位垒区域的工序；
形成覆盖上述第1层垂直传送电极、上述最终垂直传送电极及上述第2水平传送电极的层间绝缘膜的工序；以及
在上述第1层垂直传送电极和上述最终垂直传送电极之间的缝隙上形成第2层垂直传送电极，在上述最终垂直传送电极和上述第2水平传送电极之间的缝隙上形成第1水平传送电极的工序；
上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域中的延伸到上述连接部的部分的、靠近上述水平电荷传送部一侧的端部，与上述最终垂直传送电极的靠近上述水平电荷传送部一侧的端部相比更加靠近上述水平电荷传送部一侧。
9.根据权利要求1中记载的固体摄像装置的制造方法，其特征为：具有
在半导体基片上形成第1光阻膜的工序；
使上述第1光阻膜残留在作为第2导电型器件隔离区域的区域上，并从作为第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的区域上除去的构图工序；
以上述第1光阻膜作为掩膜，在上述半导体基片的表面层上离子注入第1导电型杂质，形成第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的工序；
在除去上述第1光阻膜之后在上述半导体基片上形成第2光阻膜的工序；
至少从上述第1导电型垂直传送沟道区域上除去上述第2光阻膜的构图工序；
以上述第2光阻膜作为掩膜，在上述垂直传送沟道区域进一步离子注入第1导电型杂质，在上述垂直传送沟道区域之下离子注入第2导电型杂质以形成第2导电型垂直势阱区域的工序；
在除去上述第2光阻膜之后在上述半导体基片上形成第3光阻膜的工序；
使上述第3光阻膜至少残留在上述第1导电型垂直传送沟道区域上，并从上述第1导电型水平传送沟道区域上除去的构图工序；
以上述第3光阻膜作为掩膜，在上述水平传送沟道区域之下离子注入第2导电型杂质，形成第2导电型水平势阱区域的工序；
在上述器件隔离区域上离子注入第2导电型杂质，形成器件隔离区域的工序；
在上述半导体基片上形成绝缘膜的工序；
在上述绝缘膜上形成第1层垂直传送电极、最终垂直传送电极及第2水平传送电极的工序；
形成电位垒区域的工序；
形成覆盖上述第1层垂直传送电极、上述最终垂直传送电极及上述第2水平传送电极的层间绝缘膜的工序；以及
在上述第1层垂直传送电极和上述最终垂直传送电极之间的缝隙上形成第2层垂直传送电极，在上述最终垂直传送电极和上述第2水平传送电极之间的缝隙上形成第1水平传送电极的工序；
上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域中的延伸到上述连接部的部分的、靠近上述水平电荷传送部一侧的端部，与上述最终垂直传送电极的靠近上述水平电荷传送部一侧的端部相比更加靠近上述水平电荷传送部一侧。
10.根据权利要求1中记载的固体摄像装置的制造方法，其特征为：具有
在半导体基片上形成第1光阻膜的工序；
使上述第1光阻膜残留在作为第2导电型器件隔离区域的区域上，并从作为第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的区域上除去的构图工序；
以上述第1光阻膜作为掩膜，并且离子注入第2导电型杂质，形成第2导电型垂直势阱区域及第2导电型水平势阱区域，在上述半导体基片的表面层上离子注入第1导电型杂质，形成第1导电型垂直传送沟道区域及第1导电型水平传送沟道区域的工序；
在除去上述第1光阻膜之后，在上述半导体基片上形成第2光阻膜的工序；
使上述第2光阻膜残留在作为上述第2导电型器件隔离区域的区域及上述第1导电型垂直传送沟道区域上，并从上述第1导电型水平传送沟道区域上除去的构图工序；
以上述第2光阻膜作为掩膜，在上述第1导电型水平传送沟道区域离子注入第2导电型杂质的工序；
在上述器件隔离区域上离子注入第2导电型杂质，形成器件隔离区域的工序；
在上述半导体基片上形成绝缘膜的工序；
在上述绝缘膜上形成第1层垂直传送电极、最终垂直传送电极及第2水平传送电极的工序；
形成电位垒区域的工序；
形成覆盖上述第1层垂直传送电极、上述最终垂直传送电极及上述第2水平传送电极的层间绝缘膜的工序；以及
在上述第1层垂直传送电极和上述最终垂直传送电极之间的缝隙上形成第2层垂直传送电极，在上述最终垂直传送电极和上述第2水平传送电极之间的缝隙上形成第1水平传送电极的工序；
上述第1导电型垂直传送沟道区域及上述第2导电型垂直势阱区域中的延伸到上述连接部的部分的、靠近上述水平电荷传送部一侧的端部，与上述最终垂直传送电极的靠近上述水平电荷传送部一侧的端部相比更加靠近上述水平电荷传送部一侧。
11.根据权利要求10中记载的固体摄像装置的制造方法，进一步具有以上述第2光阻膜作为掩膜，在上述第2导电型水平势阱区域离子注入第1导电型杂质的工序。
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