JP2010129614A - 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像装置において、光電変換を行う画素部の拡散層の形成工程と、電荷転送を行う転送部を構成する拡散層の形成工程とを共通化し、これにより製造工程を簡略化するとともに製造コストを削減する。
【解決手段】水平転送部（水平ＣＣＤ部）１１０を構成する側壁電荷散逸用の拡散層１４ａを、光電変換素子を含む画素部Ｐｘを構成している転送ゲートの閾値設定拡散層１２ａと同じ不純物拡散プロファイルを有し、かつ基板内で同じ深さ位置に位置する構造とし、水平転送部１１０の最終段のポテンシャル制御用の拡散層（ポテンシャル設定拡散層）１４ｂを、光電変換素子を含む画素部Ｐｘを構成している画素分離用の拡散層１３ｂと同じ不純物拡散プロファイルを有し、かつ基板内で同じ深さ位置に位置する構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器に関し、特に、光電変換部および電荷読み出し部を含む画素部を構成する拡散層と、該画素部から取り出された信号電荷を転送する電荷転送部を構成する拡散層とを１つのイオン注入工程により同時に形成可能とした固体撮像装置およびその製造方法、並びにこのような固体撮像装置を用いた電子情報機器に関するものである。

固体撮像装置は、フォトダイオードやＭＯＳトランジスタ、さらには信号電荷を転送するＣＣＤ（電荷結合素子）などの素子を含んでおり、固体撮像装置を構成する半導体チップ（以下、ＣＣＤチップともいう。）には、基板上に上記素子を構成する複数の拡散層が形成されている。

図８〜図１６は、このような従来の固体撮像装置を説明する図であり、図８は、該固体撮像装置の平面レイアウトを模式的に示し、図１６は、該固体撮像装置の画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）（図１６（ａ）参照）、該固体撮像装置の画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）（図１６（ｂ）参照）、および水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）（図１６（ｃ）参照）を示している。

図８に示す固体撮像装置（以下、ＣＣＤチップともいう。）１００は、これを構成する半導体基板１と、該半導体基板１上に形成され、入射光を光電変換して信号電荷Ｓｃを生成する複数の光電変換部（受光素子）ＰＤと、該半導体基板１上に形成され、該光電変換部ＰＤで生成された信号電荷Ｓｃを転送する電荷転送部と、該半導体基板１上に形成され、該電荷転送部から転送されてきた信号電荷を信号電圧Ｓｖに変換して出力する出力部とを有している。なお、半導体基板１の表面部分には、撮像領域及び水平転送部を形成するためのＰ型ウエルと、その周辺の出力部を形成するためのＰ型ウエルとが形成されているが、これらの図８〜図１６ではＰ型ウエルは図示していない。

ここで、光電変換部ＰＤは行列状に配列されており、各光電変換部は上記半導体基板１上に形成されたフォトダイオードにより構成されている。また、電荷転送部は、上記行列状に配列されたフォトダイオードの各列毎に配列され、各列のフォトダイオードＰＤで生成された信号電荷を垂直方向（縦方向）に転送する垂直転送部（以下、垂直ＣＣＤともいう。）１２０と、該垂直転送部１２０から転送されてきた信号電荷を水平方向（横方向）に転送する水平転送部（以下、水平ＣＣＤともいう。）１１０とから構成されており、また、行列状に配列された複数のフォトダイオードＰＤと、該フォトダイオード列に対応する垂直転送部１２０とは、被写体の撮像を行うための撮像領域（画素領域）１００ａを構成している。この撮像領域の縦方向および横方向は、固体撮像装置により表示される表示画面の垂直方向および水平方向に対応している。

また、上記出力部は、上記水平転送部１１０の転送終端側に形成され、水平転送部１１０からの信号電荷を蓄積する電荷蓄積部ＦＤと、該電荷蓄積部ＦＤでの信号電荷の蓄積により発生した信号電圧を増幅して出力する出力アンプ１３０とを有している。

上記垂直転送部１２０は、上記半導体基板１上に上記各フォトダイオード列に沿って形成された垂直ＣＣＤ拡散層１２と、該拡散層１２上にゲート絶縁膜（図示せず）を介して形成された第１および第２の垂直転送ゲートＶｇ１およびＶｇ２とを有しており、各垂直転送ゲートＶｇ１およびＶｇ２には、例えば４相転送信号が印加されるようになっている。ここで、各フォトダイオードＰＤと、該フォトダイオードＰＤから上記垂直転送部１２０へ信号電荷を読み出す電荷読み出し部５０とが、１つの画素部Ｐｘを構成している。

また、水平転送部１１０は、半導体基板１に、上記垂直ＣＣＤ拡散層１２の転送終端側部分につながるよう形成された水平ＣＣＤ拡散層１４と、該拡散層１４上にゲート絶縁膜を介して形成された第１および第２の水平転送ゲートＨｇ１およびＨｇ２とを有しており、この水平転送部１１０の転送終端側には、水平転送部１１０から電荷蓄積部ＦＤへ信号電荷Ｓｃを出力するための出力ゲートＯｇが配置されている。また、水平転送部１１０の拡散層１４の終端部分は、その終端に近い部分ほど幅が狭い先細り形状となっており、この終端部分につながるよう上記電荷蓄積部ＦＤを構成する浮遊拡散層１１２が形成されており、またこの浮遊拡散層１１２につながるよう、リセットドレインＲＤを構成する拡散層１１３が形成されている。この浮遊拡散層１１２と拡散層１１３との間には、リセットゲートＲｇがゲート絶縁膜を介して配置されている。ここで、リセットドレインＲＤは、水平転送部１１０から転送されてきた信号電荷ＳｃをＣＣＤチップ１００の外部に排出するための領域である。

なお、上記ＣＣＤチップ１００には、その対向する一対の側辺に沿ってボンディングパッドＢｐ、Ｂｐ２〜Ｂｐ５が設けられており、出力アンプ１３０の出力端はボンディングパッドＢｐ２に接続されている。また、リセットゲートＲｇ、リセットドレインＲＤの拡散層１１３、および出力ゲートＯｇはそれぞれ、ボンディングパッドＢｐ３、Ｂｐ４、Ｂｐ５に接続されている。

また、図８では示していないが、上記撮像領域（画素領域）１００ａ上には、反射防止膜、フォトダイオード部以外を遮光するタングステンからなる遮光膜、配線層、各画素に対応するカラーフィルタ、および各画素に対応するオンチップレンズなどが配置されている。

なお、図１６中、３は垂直転送部１２０の転送ゲートＶｇ１およびＶｇ２を構成するポリシリコン層であり、該ポリシリコン層３は基板１上にゲート酸化膜３ａを介して配置されており、該ポリシリコン層３の表面は酸化膜（シリコン酸化膜）３ｂにより覆われている。

このような構成の固体撮像装置１００では、撮像領域１００ａの各フォトダイオードＰＤで生成された信号電荷Ｓｃ（図８中の矢印）が、対応する垂直転送部１２０に読み出され、該垂直転送部１２０では、第１および第２の転送ゲートＶｇ１およびＶｇ２への転送信号の印加により、信号電荷が垂直方向に転送されて水平転送部１１０に送られる。水平転送部１１０では、垂直転送部１２０からの信号電荷が、第１および第２の水平転送ゲートＨｇ１およびＨｇ２への転送信号の印加により水平方向に転送され、出力ゲートＯｇを介して電荷蓄積部ＦＤに送られる。

この電荷蓄積部ＦＤでは、信号電荷Ｓｃの蓄積により信号電圧Ｓｖが発生し、発生した信号電圧が出力アンプ１３０により増幅されて、このＣＣＤチップ１００の外部に出力される。

なお、出力ゲートＯｇには所定のタイミングで駆動信号が印加され、水平転送部１１０から電荷蓄積部ＦＤへの信号電荷の流れが制御される。また、リセットゲートＲｇには所定のタイミングでリセット信号が印加され、電荷蓄積部ＦＤに蓄積された信号電荷がリセットドレインＲＤから排出される。

次に、図９〜図１６を用いて製造方法について説明する。

図９（ａ）、図１０（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）、図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６（ａ）は、図８に示す固体撮像装置の画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）を工程順に示す。図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）、図１６（ｂ）は、図８に示す固体撮像装置の画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）を工程順に示す。さらに、図９（ｃ）、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）、図１５（ｃ）、図１６（ｃ）は、図８に示す固体撮像装置の水平転送部における終端部の断面構造（図８（ｃ）のＣ−Ｃ線部分）を工程順に示している。

まず、半導体基板（例えば、低濃度Ｎ型シリコン基板）１の表面を選択的に酸化して、素子が形成されるべき素子領域を囲むよう素子分離部５を形成し、全面にイオン注入保護膜（酸化膜）２を形成する。続いて、画素部が形成されるべき領域、垂直転送部の形成領域、水平転送部の形成領域などに、ウエル（例えば、Ｐ型ウエル）が形成されるようイオン注入を行い、さらに、出力部のトランジスタ形成領域などのトランジスタの形成される領域に、ウエル（例えば、Ｐ型ウエル）が形成されるようイオン注入（トランジスタ部ウエルイオン注入）を行う。

その後、半導体基板１の表面に、レジスト開口６ａを有するレジスト膜６を形成し、該レジスト膜６をイオン注入マスクとして、フォトダイオードＰＤを形成するｎ⁻拡散層１１を形成する（図９（ａ）〜図９（ｃ））。

次に、上記レジスト膜６を除去した後、レジスト開口１６ａおよび１６ｂを有するレジスト膜１６を形成し、該レジスト膜１６をイオン注入マスクとして、垂直転送部１２０を構成するｎ型拡散層１２および水平転送部１１０を構成するｎ型拡散層１４を形成する（図１０（ａ）〜図１０（ｃ））。

次に、上記レジスト膜１６を除去した後、レジスト開口２６ａを有するレジスト膜２６を形成し、該レジスト膜２６をイオン注入マスクとして、隣接する画素部を分離する画素分離領域としてのＰ型拡散層（上側分離拡散層）１３ａを形成する（図１１（ａ）〜図１１（ｃ））。

続いて、フォトリソグラフィにより、フォトダイオードから垂直ＣＣＤ転送部への電荷転送を制御する領域、つまり転送トランジスタの配置領域に対応する部分にレジスト開口９ａを有するレジスト膜９を形成し、該レジスト膜９をマスクとして、ボロン・イオンを注入することにより、画素部の転送ゲート閾値（転送トランジスタの閾値）が適切な値に制御されるよう、閾値設定拡散層１２ａを形成する（図１２（ａ）〜図１２（ｃ））。

さらに、上記レジスト膜９を除去した後、フォトリソグラフィにより、画素部間の分離を行う領域に対応する部分にレジスト開口１９ａを有するレジスト膜１９を形成し、該レジスト膜１９をマスクとしてボロン・イオンを注入することにより、隣接する画素部の間、および画素部とこれに隣接するＣＣＤ部との間にＰ型拡散層（下側分離拡散層）１３ｂを形成して、これらの間を電気的に分離する（図１３（ａ）〜図１３（ｃ））。

さらに、フォトリソグラフィにより、水平転送部１１０の側壁電荷散逸防止を行う領域に対応する部分にレジスト開口２９ａを有するレジスト膜２９を形成し、該レジスト膜２９をマスクとしてボロン・イオンを注入することにより、水平転送部１１０を構成する拡散層１４の両側に、電荷散逸を防止するＰ型拡散層（電荷散逸阻止層）１４ａを形成する（図１４（ａ）〜図１４（ｃ））。

さらに、上記レジスト膜２９を除去した後、フォトリソグラフィにより、水平転送部１１０の最終段のポテンシャル制御を行う領域に対応する部分にレジスト開口３９ａを有するレジスト膜３９を形成し、該レジスト膜３９をマスクとしてボロン・イオンを注入することにより、水平転送部１１０における、幅方向のポテンシャル分布が最適なポテンシャル分布になるようポテンシャル制御拡散層１４ｂを形成する。このポテンシャル設定拡散層は、水平転送部１２０の終端部の先細り部（絞込み部）にのみ形成されている。

ここで、電荷散逸阻止層１４ａは、水平転送部１１０の終端側部分では、水平ＣＣＤ拡散層１４の両側に配置され、水平転送部１１０の終端部以外の部分では、水平ＣＣＤ拡散層１４の一方側にのみ形成されており、また、ポテンシャル制御拡散層１４ｂは、水平転送部１１０の終端部にて、水平ＣＣＤ拡散層１４の両側に形成されており、図６（ａ）には、電荷散逸阻止層１４ａの平面パターンおよびポテンシャル制御拡散層１４ｂの平面パターンとを重ね合わせたパターンが示されている。

このように、従来の固体撮像装置の製造方法では、画素部形成工程と水平転送部の形成工程とがそれぞれ独立した工程となっており、個別にイオン注入などの条件の最適化がなされているために、同じイオン種による類似の注入工程が別個に行われており、製造工程が長く、コストアップの要因の１つとなっていた。

また、固体撮像装置において、電荷散逸阻止層１４ａおよび１４ｂは、ＣＣＤチップ全体に占める面積が狭いため、これらの拡散層をイオン注入などにより形成する際、フォトリソグラフィ工程でのレジストで覆われた領域の面積が広くなり、その部分に過剰に電荷が蓄積される。この結果、急激に電流がレジスト開口部へ向かって移動することにより、レジストの破裂が発生し、歩留りを落とすという問題があった。

ところで、特許文献１には、固体撮像素子において、画素領域における電荷転送部（ＣＣＤ部）を構成する拡散層と、画素領域周辺に位置する制御部を構成するＣＭＯＳ回路におけるＰＭＯＳトランジスタのチャネルストップ層とを同時に形成したものが開示されており、この文献に開示の固体撮像装置の製造方法では、撮像領域の素子と周辺回路の素子とでイオン注入工程を共通化可能となっている。
特開２０００−１９６０５９号公報

このように特許文献１では、ＣＣＤ転送部と、制御部を構成するＣＭＯＳ回路内のＰＭＯＳトランジスタのチャネル・ストップとを同時に形成した固体撮像素子が提案されているが、これは、画素部と水平転送部とで処理を共通化するものではなく、このため画素部と水平転送部とは、依然としてそれぞれ独立した工程により作製する必要があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、画素部の形成工程と、電荷転送部の形成工程とを共通化することができ、これにより製造工程を簡略化するとともに製造コストを削減することができる固体撮像装置およびその製造方法、並びにこのような固体撮像装置を用いた電子情報機器を得ることを目的とする。

本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板上に形成され、入射光を信号電荷に変換する複数の画素部と、該半導体基板上に形成され、該画素部から取り出された信号電荷を転送する電荷転送部とを備え、該電荷転送部を構成する少なくとも１つの拡散層は、該画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記電荷転送部を構成する拡散層の厚さは、前記画素部を構成する前記特定の拡散層の厚さと等しく、かつ、該電荷転送部の拡散層が前記半導体基板内で位置する深さ位置は、該画素部の特定の拡散層が該半導体基板内で位置する深さ位置と等しいことが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部を構成する前記特定の拡散層は、その上面が前記半導体基板の表面より下側に位置するよう形成されていることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部は、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部とを電気的に分離する画素分離部と、該光電変換部で生成された信号電荷を、前記電荷転送部の対応する部分に読み出す電荷読み出し部とを含み、該画素部を構成する特定の拡散層は、該画素分離部あるいは該電荷読み出し部を構成する拡散層であることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記複数の画素部は、２次元行列状に配列されており、前記電荷転送部は、該各列の画素部に沿って配列され、対応する列の画素部から取り出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部の一端側に配置され、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有する、前記電荷転送部を構成する拡散層は、該水平転送部を構成する拡散層であることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部は、前記半導体基板の表面部分に水平方向に延びるよう形成され、前記信号電荷の転送経路を形成する表面拡散層と、該半導体基板の表面部分に該表面拡散層に沿って形成され、該表面拡散層からの信号電荷の散逸を阻止する電荷散逸阻止層とを有し、該電荷散逸阻止層は、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有することが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における電荷読み出し部を構成する転送トランジスタの閾値を設定する閾値設定拡散層であることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記電荷散逸阻止層は、０．３μｍ以上でかつ０．５μｍ以下の厚さを有することが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記水平転送部は、前記半導体基板の表面部分に水平方向に延びるよう形成され、前記信号電荷の転送経路を形成する表面拡散層と、該半導体基板の表面部分に、該表面拡散層の、該信号電荷の転送経路の終端部分の両側に位置するよう形成され、該水平転送部の転送経路終端部分でのポテンシャル分布を設定するポテンシャル設定拡散層とを有し、該ポテンシャル設定拡散層は、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有することが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における画素分離部を構成する画素分離拡散層であることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記ポテンシャル設定拡散層は、０．５μｍ以上でかつ０．８μｍ以下の厚さを有することが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記垂直転送部を構成する少なくとも１つの拡散層は、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有することが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における電荷読み出し部を構成する転送トランジスタの閾値を設定する閾値設定拡散層であることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における画素分離部を構成する画素分離拡散層であることが好ましい。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、入射光を信号電荷に変換する複数の画素部と、該画素部から取り出された信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固体撮像装置を製造する方法であって、半導体基板上に所定の開口パターンを有するイオン注入マスクを形成する工程と、該イオン注入マスクを介して選択的にイオン注入を行って、該半導体基板の表面領域に、該画素部を構成する特定の拡散層と、該電荷転送部を構成する少なくとも１つの拡散層とを同時に形成する工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記イオン注入は、注入イオンをボロンイオンとし、注入エネルギーを６０ＫｅＶ以上かつ６００ＫｅＶ以下の範囲のエネルギーとし、注入量を２Ｅ１１／ｃｍ^２以上でかつ１．４Ｅ１２／ｃｍ^２以下の範囲の注入量として行われることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記画素部は、２次元行列状に配列されており、それぞれ、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部との間を電気的に分離する画素分離部と、該光電変換部で生成された信号電荷を、前記電荷転送部の、該画素部に対向する部分に読み出す電荷読み出し部とを含み、該電荷転送部は、該各列の画素部に沿って配列され、対応する列の画素部から取り出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部の一端側に配置され、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、前記イオン注入により、該画素部と該垂直転送部との間に、該画素部から該垂直転送部に信号電荷を読み出す転送トランジスタの閾値を設定する閾値設定拡散層が形成されると同時に、該水平転送部の信号電荷の転送経路を形成する表面拡散層の両側に、該表面拡散層からの信号電荷の散逸を阻止する電荷散逸阻止層が形成されることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記イオン注入は、注入イオンをボロンイオンとし、注入エネルギーを６０ＫｅＶ以上かつ１００ＫｅＶ以下の範囲のエネルギーとし、注入量を１．２Ｅ１２／ｃｍ^２以上でかつ１．４Ｅ１２／ｃｍ^２以下の範囲の注入量として行われることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記画素部は、２次元行列状に配列されており、それぞれ、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部との間を電気的に分離する画素分離部と、該光電変換部で生成された信号電荷を、前記電荷転送部の、該画素部に対向する部分に読み出す電荷読み出し部とを含み、前記電荷転送部は、該各列の画素部に沿って配列され、対応する列の画素部から取り出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、該垂直転送部の一端側に配置され、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、前記イオン注入により、隣接する画素部の間および該画素部とこれに隣接する垂直転送部の間に、これらの間を電気的に分離する画素分離拡散層が形成されるとともに、該水平転送部の信号電荷の転送経路の終端部分の両側に位置するよう、該水平転送部の転送経路終端部分でのポテンシャル分布を設定するポテンシャル設定拡散層が形成されることが好ましい。

本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記イオン注入は、注入イオンをボロンイオンとし、注入エネルギーを４００ＫｅＶ以上かつ６００ＫｅＶ以下の範囲のエネルギーとし、注入量を２Ｅ１１／ｃｍ^２以上でかつ４Ｅ１１／ｃｍ^２以下の範囲の注入量として行われることが好ましい。

本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明に係る電子情報機器は、撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部として、上述した固体撮像装置の製造方法により得られた固体撮像装置を用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明においては、画素部形成で使用している画素分離用および電荷転送ゲートの閾値制御用の同一拡散層とを、水平転送部の側壁電荷散逸領域および最終段絞り込み部のポテンシャル制御領域に配置することにより、画素部の形成と電荷転送部水平ＣＣＤ転送部のイオン注入工程を一度に行うことを可能とし、ひいては、製造工程短縮により、製造コストを低減することができる。

また、固体撮像装置において、電荷散逸阻止拡散層は、画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有するので、電荷散逸阻止拡散層を形成するイオン注入を、画素部を構成する特定の拡散層と同時に行うことができる。これにより、電荷散逸阻止拡散層を形成するためのイオン注入時に用いるレジストマスクのレジスト開口面積を広くすることができ、レジスト開口周縁での過剰な電荷の蓄積を緩和してこの電荷蓄積による過大な電流の発生を低減することができ、レジスト膜や基板の破裂による歩留り低下を抑えることができる。

この結果、製造工程の短縮および歩留まりの向上により製造コストを低減することができる。

以上のように、本発明によれば、画素部の転送ゲート部を構成する拡散層と、電荷転送部を構成する拡散層とを同一の拡散層とすることにより、製造工程を短縮し、製造コストを低減できる。

さらに、画素部の転送ゲート部を構成する拡散層と電荷転送部を構成する拡散層とが同一であることにより、これらの拡散層を形成するためのイオン注入時のレジスト開口面積を広くすることができる。このため、レジスト上の過剰な電荷の蓄積による急激な電流を防ぐことができ、レジストの破裂による歩留り低下を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１〜図５は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、図１は、この実施形態１の固体撮像装置を模式的に示す平面図である。

図２は、この実施形態１による固体撮像装置の画素部における横方向断面構造（図１のＡ−Ａ線部分）（図２（ａ）参照）、該固体撮像装置の画素部における縦方向断面構造（図１のＢ−Ｂ線部分）（図２（ｂ）参照）、および水平転送部の終端部の断面構造（図１のＣ−Ｃ線部分）（図２（ｃ）参照）を示している。なお、図１中、図８と同一符号は、従来の固体撮像装置１００におけるものと同一のものを示している。

この実施形態１の固体撮像装置１０１は、画素部を構成する転送ゲート部の拡散層（転送ゲート拡散層）１２ａを、その不純物拡散プロファイル及びその半導体基板１内での深さ位置が、その水平転送部１１０を構成する電荷散逸防止拡散層１４ａのものと同一になって、該両拡散層１２ａ及び１４ａでイオン注入処理が共通化されるよう構成し、かつ、画素部を分離する画素分離部を構成する画素分離拡散層１３ｂを、該水平転送部１１０のポテンシャル制御のためのポテンシャル設定拡散層１４ｂのものと同一になって、該両拡散層１３ｂ及び１４ｂでイオン注入処理が共通化されるよう構成したものである。

すなわち、本実施形態１の固体撮像装置（以下、ＣＣＤチップともいう。）１０１は、従来の固体撮像装置１００と同様、該ＣＣＤチップを構成する半導体基板（チップ基板）１と、該半導体基板１上に形成され、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の光電変換部（受光素子）ＰＤと、該半導体基板１上に形成され、該光電変換部ＰＤで生成された信号電荷を転送する電荷転送部と、該半導体基板１上に形成され、該電荷転送部から転送されてきた信号電荷を信号電圧に変換して出力する出力部とを有している。なお、この実施形態１の固体撮像装置１０１においても、半導体基板１の表面部分には、撮像領域及び水平転送部を形成するためのＰ型ウエルと、その周辺の出力部を形成するためのＰ型ウエルとが形成されているが、Ｐ型ウエルは図示していない。

ここで、光電変換部ＰＤは、従来のＣＣＤチップ１００と同様に２次元行列状に配列されており、各光電変換部は上記半導体基板１上に形成されたフォトダイオードにより構成されている。また、該電荷転送部は、フォトダイオードＰＤで生成された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部（垂直ＣＣＤ）１２０と、該垂直転送部１２０から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部（水平ＣＣＤ）１１０とから構成されている。また、２次元行列状に配列された複数のフォトダイオードＰＤと、該フォトダイオード列に対応する垂直転送部１２０とは、被写体の撮像を行うための撮像領域１００ａを構成している。

また、この実施形態１の固体撮像装置１０１においても、上記出力部は、上記水平転送部１１０の転送終端側に形成され、水平転送部１１０からの信号電荷を蓄積する電荷蓄積部ＦＤと、該電荷蓄積部ＦＤでの信号電荷の蓄積により発生した信号電圧を増幅して出力する出力アンプ１３０とを有している。

また、上記水平転送部１１０は、チップ基板１の表面部分に、水平転送方向に沿って延びるよう形成され、電荷転送経路を形成する表面拡散層１４と、該表面拡散層１４の両側に形成され、電荷散逸を防止する電荷散逸防止拡散層１４ａと、該表面拡散層１４の両側に、電荷散逸防止拡散層１４ａの下側に位置するよう形成され、水平転送部１１０におけるポテンシャル分布を設定するためのポテンシャル設定拡散層（ポテンシャル制御拡散層）１４ｂとを有している。

また、上記垂直転送部１２０は、チップ基板１の表面部分に、垂直転送方向に沿って延びるよう形成され、電荷転送経路を形成する拡散層１２を有している。

また、各画素部を構成するフォトダイオードの拡散層１１の周囲には、隣接する画素部の間を電気的に分離する表面側分離拡散層１３ａが形成されており、さらに、該表面側分離拡散層１３ａの下側には、隣接する画素部の間を電気的に分離する下側分離拡散層１３ｂが形成されている。ここで、１つの画素部Ｐｘは、各フォトダイオードＰＤと、該フォトダイオードＰＤから上記垂直転送部１２０へ信号電荷を読み出す電荷読み出し部５０と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部とを電気的に分離する画素分離部（拡散層１３ａおよび１３ｂ）とから構成されている。また、上記出力アンプ１３０は複数のＮＭＯＳトランジスタからなる。

ここでは、水平転送部１１０のポテンシャル分布設定拡散層１４ｂおよび画素分離部の下側拡散層１３ｂは、同一のイオン注入マスクを用いて、ボロンイオン（^１１Ｂ^＋）を注入して形成したものであり、このとき注入量は２Ｅ１１（２×１０^１１）／ｃｍ^２〜４Ｅ１１（４×１０^１１）／ｃｍ^２とされ、注入エネルギーは４００〜６００ＫｅＶとされている。なお、このときのイオン注入量は、３Ｅ１１（３×１０^１１）が望ましく、注入エネルギーは５００ＫｅＶが好ましい。また、水平転送部１１０の下側拡散層１４ｂおよび画素分離部の下側拡散層１３ｂは、その上面が上記半導体基板１の表面直下から０．４〜０．６μｍ（好ましくは０．５μｍ）の深さ位置までの間に位置し、かつ、その厚さが０．５μｍから０．８μｍ（好ましくは０．６５μｍ）となるよう形成されている。

また、水平転送部１１０の電荷散逸阻止拡散層１４ａ、および画素部の転送トランジスタの閾値を設定するための閾値設定拡散層１２ａは、同一のイオン注入マスクを用いて、ボロンイオン（^１１Ｂ^＋）を注入して形成したものであり、このとき注入量は１．２Ｅ１２（１．２×１０^１２）／ｃｍ^２〜１．４Ｅ１２（１．４×１０^１２）／ｃｍ^２とされ、注入エネルギーは６０〜１００ＫｅＶとされている。なお、このときのイオン注入量は、１．３Ｅ１２（１．３×１０^１２）が望ましく、注入エネルギーは８０ＫｅＶが好ましい。また、水平転送部１１０の電荷散逸阻止拡散層１４ａおよび画素部の閾値設定拡散層１２ａは、基板表面から０．３μｍ〜０．５μｍ程度（好ましくは０．４μｍ）の深さ位置までに渡って形成されている。

ここで、画素部Ｐｘにおける閾値設定拡散層１２ａと同じ不純物拡散プロファイルを有し、かつ同じ深さ位置に位置している拡散層は、上記水平転送部を構成する拡散層に限らず、例えば、垂直転送部を構成する拡散層であってもよく、さらに水平転送部および垂直転送部のすくなくとも一方を構成する拡散層とともに、周辺回路部の素子を構成する拡散層を含むものであってもよい。

また、画素部Ｐｘにおける画素分離部を構成するポテンシャル設定拡散層１４ｂと同じ不純物拡散プロファイルを有し、かつ同じ深さ位置に位置している拡散層は、上記水平転送部を構成する拡散層に限らず、例えば、垂直転送部を構成する拡散層であってもよく、さらに水平転送部および垂直転送部のすくなくとも一方を構成する拡散層とともに、周辺回路部の素子を構成する拡散層を含むものであってもよい。

なお、図２中、３は垂直転送部１２０の転送ゲートＶｇ１およびＶｇ２を構成するポリシリコン層であり、該ポリシリコン層３は基板１上にゲート酸化膜３ａを介して配置されており、該ポリシリコン層３の表面は酸化膜（シリコン酸化膜）３ｂにより覆われている。

次に、動作について説明する。

このような構成の本実施形態１の固体撮像装置１０１においても、撮像動作は従来の固体撮像装置と同様に行われる。

つまり、撮像領域１００ａに入射した光は、各フォトダイオードＰＤで信号電荷に変換され、フォトダイオードＰＤで生成された信号電荷Ｓｃ（図１（ａ）中に矢印）が、対応する垂直転送部１２０に読み出され、該垂直転送部１２０では信号電荷が垂直方向に転送される。さらに垂直転送部１２０から水平転送部１１０に転送された信号電荷は、水平転送部１１０により水平方向に転送され、出力ゲートＯｇを介して電荷蓄積部ＦＤに送られる。

この電荷蓄積部ＦＤでの信号電荷の蓄積により発生した信号電圧Ｓｖは、出力アンプ１３０により増幅されて撮像信号としてＣＣＤチップ１０１の外部に出力される。

次に、図３〜図４を用いて製造方法について説明する。

図３（ａ）、図４（ａ）は、図１に示す固体撮像装置の画素部の横方向断面構造（図１のＡ−Ａ線部分）を工程順に示す。図３（ｂ）、図４（ｂ）は、図１に示す固体撮像装置の画素部の縦方向断面構造（図１のＢ−Ｂ線部分）を工程順に示す。さらに、図３（ｃ）、図４（ｃ）は、水平転送部の終端部の断面構造（図１のＣ−Ｃ線部分）を工程順に示している。

本実施形態１においても、半導体基板（例えば、低濃度Ｎ型シリコン基板）１上に、垂直転送部１２０を構成する低濃度Ｎ型拡散層１２および水平転送部１１０を構成する低濃度Ｎ型拡散層１４を形成し（図１０（ａ）〜図１０（ｃ）参照）、その後、隣接する画素部を分離する画素分離領域としての低濃度Ｐ型拡散層１３ａを形成する（図１１（ａ）〜図１１（ｃ）参照）までの工程は、従来の固体撮像装置の製造方法と同様に行う。

その後、転送ゲートの配置領域に対応する部分にレジスト開口１０９ａを有し、かつ水平転送部１１０の側壁電荷散逸防止領域に対応する部分にレジスト開口１０９ｂを有するするレジスト膜１０９をフォトリソグラフィにより形成し、該レジスト膜１０９をマスクとして、ボロン・イオンを注入することにより、画素部の転送トランジスタを設定するための閾値設定拡散層１２ａ、および水平転送部における電荷散逸を阻止する電荷散逸阻止拡散層１４ａを形成する。これにより転送ゲートの閾値を適切な値に制御するとともに、水平転送部１１０の拡散層１４から電荷が散逸しないようにする。

なお、図６（ｂ）には、電荷散逸阻止層１４ａおよび１４ｂの平面パターン（イオン中注入マスクの開口パターンと同じパターン）が示されており、この図からわかるように、電荷散逸阻止拡散層１４ａおよび１４ｂの一方の拡散層１４ｂは、水平転送部１２０の終端部にのみ形成されている。

このときのイオン注入は、注入イオンとして^１１Ｂ＋イオンを用い、注入エネルギー６０〜１００［ｋｅＶ］、注入量１．２Ｅ１２（１．２×１０^１２）〜１．４Ｅ１２（１．４×１０^１２）［１／ｃｍ^２］で行う（図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。

次に、画素部間の分離を行う領域に対応する部分にレジスト開口１１９ａを有し、かつ水平転送部１１０の終端部におけるポテンシャル分布を設定するための領域に対応する部分にレジスト開口１１９ｂを有するするレジスト膜１１９を形成し、該レジスト膜１１９をマスクとして、ボロン・イオンを注入することにより、画素分離部の下側拡散層１３ｂおよび水平転送部のポテンシャル設定拡散層１４ｂを形成する。これにより画素分離部と水平転送部の最終段絞込み領域を形成する。このポテンシャル設定拡散層１４ｂは、水平転送部１２０の終端部の先細り部（絞込み部）にのみ形成されている。

このときのイオン注入は、注入イオンとして^１１Ｂ＋イオンを用い、注入エネルギー４００〜６００［ｋｅＶ］、注入量２Ｅ１１（２×１０^１１）〜４Ｅ１１（１×１０^１１）［１／ｃｍ^２］で行う（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。

例えば、図５は、上記各注入条件を、従来の方法における注入条件、つまり、画素部の転送トランジスタの閾値調整拡散層の条件（イオン種：^１１Ｂ＋、注入エネルギー：８０［ｋｅＶ］、注入量：１．３Ｅ１２／ｃｍ^２）と、画素分離部用条件（イオン種：^１１Ｂ＋、注入エネルギー：５００［ｋｅＶ］、注入量：３Ｅ１１／ｃｍ^２）とを変更せずに行った場合の水平転送部の特性変化を示している。

この場合、水平転送部のポテンシャル（グラフＬａ）は、図５に示すように、従来と同等のポテンシャルプロファイル（グラフＬｂ）が得られることを示し、水平転送部の特性に影響することはない。これにより、製造工程を削減でき、それにより製造コストを低減できる。

また、例えば、図６に示すように水平ＣＣＤの転送領域を構成する拡散層を形成する際のイオン注入面積は小さく、チップ全体の０．１％である（図６（ａ）参照）。これに面積の大きい画素部が配列された撮像領域における拡散層を形成するためのイオン注入面積を加えると、その面積はチップ全体の３０％となる（図６（ｂ）参照）。これらの領域に同時にイオン注入するためのレジスト膜を形成すると、そのレジスト開口面積が大きくなり、レジスト膜上での過剰な電荷の蓄積を防止し、レジストの破裂を防ぐことができる。

なお、上述したように、電荷散逸阻止層１４ａは、水平転送部１１０の終端側部分では、水平ＣＣＤ拡散層１４の両側に配置され、水平転送部１１０の終端部以外の部分では、水平ＣＣＤ拡散層１４の一方側にのみ形成されており、また、ポテンシャル制御拡散層１４ｂは、水平転送部１１０の終端部にて、水平ＣＣＤ拡散層１４の両側に形成されている。図６（ａ）および図６（ｂ）には、電荷散逸阻止層１４ａの平面パターンとポテンシャル制御拡散層１４ｂの平面パターンとを重ね合わせたパターンが示されている。

また、図６（ｂ）には、閾値設定拡散層１２ａの平面パターンと画素分離拡散層１３ｂの平面パターンとを重ね合わせた格子状パターンが示されており、閾値設定拡散層１２ａの平面パターンは、画素分離拡散層１３ｂの平面パターンである格子状パターンの縦パターンに相当している。

このように、本実施形態１では、水平転送部（水平ＣＣＤ部）１１０を構成する側壁電荷散逸用の拡散層１４ａを、光電変換素子を含む画素部Ｐｘを構成している転送ゲートの閾値設定拡散層１２ａと同じ不純物拡散プロファイルを有し、かつ基板内で同じ深さ位置に位置する構造とし、水平転送部の最終段のポテンシャル制御用の拡散層（ポテンシャル設定拡散層）１４ｂを、光電変換素子を含む画素部Ｐｘを構成している画素分離用の拡散層１３ｂと同じ不純物拡散プロファイルを有し、かつ基板内で同じ深さ位置に位置する構造としたので、固体撮像装置において、光電変換を行う画素部の拡散層の形成と、電荷転送を行う転送部の拡散層とを共通化し、これにより製造工程を簡略化するとともに製造コストを削減することができる。

また、固体撮像装置において、電荷散逸阻止拡散層１４ａは、画素部を構成する特定の拡散層（閾値設定拡散層）１２ａと同じ不純物拡散プロファイルを有するので、電荷散逸阻止拡散層１４ａを形成するイオン注入を、画素部を構成する特定の拡散層と同時に行うことができる。これにより、電荷散逸阻止拡散層を形成するためのイオン注入時に用いるレジストマスクのレジスト開口面積を広くすることができ、レジスト開口周縁での過剰な電荷の蓄積を緩和してこの電荷蓄積による過大な電流の発生を低減することができ、レジスト膜や基板の破裂による歩留り低下を抑えることができる。

この結果、製造工程の短縮および歩留まりの向上により製造コストを低減することができる。

さらに、上記実施形態１では、特に説明しなかったが、上記実施形態１の固体撮像装置を撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２として、実施形態１の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。

図７に示す本発明の実施形態２による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１の固体撮像装置を、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器の分野において、光電変換部および電荷読み出し部を含む画素部を構成する拡散層と、該画素部から取り出された信号電荷を転送する電荷転送部を構成する拡散層とを１つのイオン注入工程により同時に形成可能としたものであり、画素部の転送ゲート部を構成する拡散層と、電荷転送部を構成する拡散層とを同一の拡散層とすることにより、製造工程を短縮し、製造コストを低減でき、製造プロセスの簡略化に有用なものである。

図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、この実施形態１の固体撮像装置の平面レイアウトを模式的に示している。 図２は、この実施形態１による固体撮像装置の画素部における横方向断面構造（図１のＡ−Ａ線部分）、該固体撮像装置の画素部における縦方向断面構造（図１のＢ−Ｂ線部分）、および水平転送部の終端部の断面構造（図１のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図３（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図１のＡ−Ａ線部分）、図３（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図１のＢ−Ｂ線部分）、図３（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図１のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図４は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図４（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図１のＡ−Ａ線部分）、図４（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図１のＢ−Ｂ線部分）、図４（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図１のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図５は、本発明の実施形態１による固体撮像装置の特性を説明する図であり、水平転送部の終端部におけるポテンシャル分布を示している。 図６は、水平転送部の電荷散逸阻止拡散層を形成する際に用いるレジスト膜の開口パターンを、本発明の実施形態１による固体撮像装置の製造方法（図（ｂ））と従来の固体撮像装置の製造方法（図（ａ））とで対比して示している。 図７は、本発明の実施形態２として、実施形態１の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。 図８は、従来の固体撮像装置を説明する図であり、該固体撮像装置の平面レイアウトを模式的に示している。 図９は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図９（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図９（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図９（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１０は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１０（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図１０（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図１０（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１１は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１１（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図１１（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図１１（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１２は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１２（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図１２（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図１２（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１３は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１３（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図１３（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図１３（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１４は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１４（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図１４（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図１４（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１５は、従来の固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１５（ａ）はその画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、図１５（ｂ）は該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、図１５（ｃ）は、その水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。 図１６は、従来の固体撮像装置を説明する図であり、その画素部の横方向断面構造（図８のＡ−Ａ線部分）、該画素部の縦方向断面構造（図８のＢ−Ｂ線部分）、およびその水平転送部の終端部の断面構造（図８のＣ−Ｃ線部分）を示している。

符号の説明

１ 半導体基板（Ｓｉ基板）
２ シリコン酸化膜
３ Ｐｏｌｙシリコン
３ａ ゲート酸化膜
３ｂ 酸化膜
１１ 低濃度Ｎ型拡散層
１２ 拡散層（低濃度Ｎ型拡散層）
１２ａ 閾定設定拡散層
１３ａ 表面側分離拡散層
１３ｂ 下側分離拡散層
１４ 水平ＣＣＤ拡散層（低濃度Ｐ型拡散層）
１４ａ 電荷散逸防止拡散層
１４ｂ ポテンシャル分布設定拡散層
９０ 電子情報機器
９１ 撮像部
９２ メモリ部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 画像出力部
１００ａ 撮像領域
１０１ 固体撮像装置
１０９、１１９ フォトレジスト
１０９ａ、１０９ｂ、１１９ａ、１１９ｂ レジスト開口
１１０ 水平転送部（水平ＣＣＤ）
１２０ 垂直転送部（垂直ＣＣＤ）
１３０ 出力アンプ
Ｂｐ、Ｂｐ２〜Ｂｐ５ ボンディングパッド
ＦＤ 電荷蓄積部
Ｈｇ１，Ｈｇ２ 第１，第２の水平転送ゲート
ＰＤ 光電変換素子（受光素子）
Ｒｇ リセットゲート
ＲＤ リセットドレイン
Ｓｃ 信号電荷
Ｓｖ 信号電圧
Ｖｇ１，Ｖｇ２ 第１，第２の垂直転送ゲート

Claims (22)

1. 半導体基板上に形成され、入射光を信号電荷に変換する複数の画素部と、
   該半導体基板上に形成され、該画素部から取り出された信号電荷を転送する電荷転送部とを備え、
   該電荷転送部を構成する少なくとも１つの拡散層は、該画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有する固体撮像装置。
2. 請求項１に記載の固体撮像装置において、
   前記電荷転送部を構成する拡散層の厚さは、前記画素部を構成する前記特定の拡散層の厚さと等しく、かつ、該電荷転送部の拡散層が前記半導体基板内で位置する深さ位置は、該画素部の特定の拡散層が該半導体基板内で位置する深さ位置と等しい固体撮像装置。
3. 請求項２に記載の固体撮像装置において、
   前記画素部を構成する前記特定の拡散層は、その上面が前記半導体基板の表面より下側に位置するよう形成されている固体撮像装置。
4. 請求項１に記載の固体撮像装置において、
   前記画素部は、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部とを電気的に分離する画素分離部と、該光電変換部で生成された信号電荷を、前記電荷転送部の対応する部分に読み出す電荷読み出し部とを含み、
   該画素部を構成する特定の拡散層は、該画素分離部あるいは該電荷読み出し部を構成する拡散層である固体撮像装置。
5. 請求項４に記載の固体撮像装置において、
   前記複数の画素部は、２次元行列状に配列されており、
   前記電荷転送部は、
   該各列の画素部に沿って配列され、対応する列の画素部から取り出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
   該垂直転送部の一端側に配置され、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、
   前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有する、前記電荷転送部を構成する拡散層は、該水平転送部を構成する拡散層である固体撮像装置。
6. 請求項５に記載の固体撮像装置において、
   前記水平転送部は、
   前記半導体基板の表面部分に水平方向に延びるよう形成され、前記信号電荷の転送経路を形成する表面拡散層と、
   該半導体基板の表面部分に該表面拡散層に沿って形成され、該表面拡散層からの信号電荷の散逸を阻止する電荷散逸阻止層とを有し、
   該電荷散逸阻止層は、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有する固体撮像装置。
7. 請求項６に記載の固体撮像装置において、
   前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における電荷読み出し部を構成する転送トランジスタの閾値を設定する閾値設定拡散層である固体撮像装置。
8. 請求項６に記載の固体撮像装置において、
   前記電荷散逸阻止層は、０．３μｍ以上でかつ０．５μｍ以下の厚さを有する固体撮像装置。
9. 請求項５に記載の固体撮像装置において、
   前記水平転送部は、
   前記半導体基板の表面部分に水平方向に延びるよう形成され、前記信号電荷の転送経路を形成する表面拡散層と、
   該半導体基板の表面部分に、該表面拡散層の、該信号電荷の転送経路の終端部分の両側に位置するよう形成され、該水平転送部の転送経路終端部分でのポテンシャル分布を設定するポテンシャル設定拡散層とを有し、
   該ポテンシャル設定拡散層は、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有する固体撮像装置。
10. 請求項９に記載の固体撮像装置において、
    前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における画素分離部を構成する画素分離拡散層である固体撮像装置。
11. 請求項９に記載の固体撮像装置において、
    前記ポテンシャル設定拡散層は、０．５μｍ以上でかつ０．８μｍ以下の厚さを有する固体撮像装置。
12. 請求項５に記載の固体撮像装置において、
    前記垂直転送部を構成する少なくとも１つの拡散層は、前記画素部を構成する特定の拡散層と同じ不純物拡散プロファイルを有する固体撮像装置。
13. 請求項１２に記載の固体撮像装置において、
    前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における電荷読み出し部を構成する転送トランジスタの閾値を設定する閾値設定拡散層である固体撮像装置。
14. 請求項１２に記載の固体撮像装置において、
    前記画素部を構成する特定の拡散層は、該画素部における画素分離部を構成する画素分離拡散層である固体撮像装置。
15. 入射光を信号電荷に変換する複数の画素部と、該画素部から取り出された信号電荷を転送する電荷転送部とを備えた固体撮像装置を製造する方法であって、
    半導体基板上に所定の開口パターンを有するイオン注入マスクを形成する工程と、
    該イオン注入マスクを介して選択的にイオン注入を行って、該半導体基板の表面領域に、該画素部を構成する特定の拡散層と、該電荷転送部を構成する少なくとも１つの拡散層とを同時に形成する工程とを含む固体撮像装置の製造方法。
16. 請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
    前記イオン注入は、注入イオンをボロンイオンとし、注入エネルギーを６０ＫｅＶ以上かつ６００ＫｅＶ以下の範囲のエネルギーとし、注入量を２Ｅ１１／ｃｍ^２以上でかつ１．４Ｅ１２／ｃｍ^２以下の範囲の注入量として行われる固体撮像装置の製造方法。
17. 請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
    前記画素部は、２次元行列状に配列されており、それぞれ、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部との間を電気的に分離する画素分離部と、該光電変換部で生成された信号電荷を、前記電荷転送部の、該画素部に対向する部分に読み出す電荷読み出し部とを含み、
    該電荷転送部は、
    該各列の画素部に沿って配列され、対応する列の画素部から取り出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
    該垂直転送部の一端側に配置され、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、
    前記イオン注入により、該画素部と該垂直転送部との間に、該画素部から該垂直転送部に信号電荷を読み出す転送トランジスタの閾値を設定する閾値設定拡散層が形成されると同時に、該水平転送部の信号電荷の転送経路を形成する表面拡散層の両側に、該表面拡散層からの信号電荷の散逸を阻止する電荷散逸阻止層が形成される固体撮像装置の製造方法。
18. 請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法において、
    前記イオン注入は、注入イオンをボロンイオンとし、注入エネルギーを６０ＫｅＶ以上かつ１００ＫｅＶ以下の範囲のエネルギーとし、注入量を１．２Ｅ１２／ｃｍ^２以上でかつ１.４Ｅ１２／ｃｍ^２以下の範囲の注入量として行われる固体撮像装置の製造方法。
19. 請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
    前記画素部は、２次元行列状に配列されており、それぞれ、入射光の光電変換により信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部の周囲に形成され、隣接する光電変換部の間、および該光電変換部とこれに隣接する電荷転送部との間を電気的に分離する画素分離部と、該光電変換部で生成された信号電荷を、前記電荷転送部の、該画素部に対向する部分に読み出す電荷読み出し部とを含み、
    前記電荷転送部は、
    該各列の画素部に沿って配列され、対応する列の画素部から取り出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部と、
    該垂直転送部の一端側に配置され、該垂直転送部から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送部とを有し、
    前記イオン注入により、隣接する画素部の間および該画素部とこれに隣接する垂直転送部の間に、これらの間を電気的に分離する画素分離拡散層が形成されるとともに、該水平転送部の信号電荷の転送経路の終端部分の両側に位置するよう、該水平転送部の転送経路終端部分でのポテンシャル分布を設定するポテンシャル設定拡散層が形成される固体撮像装置の製造方法。
20. 請求項１９に記載の固体撮像装置の製造方法において、
    前記イオン注入は、注入イオンをボロンイオンとし、注入エネルギーを４００ＫｅＶ以上かつ６００ＫｅＶ以下の範囲のエネルギーとし、注入量を２Ｅ１１／ｃｍ^２以上でかつ４Ｅ１１／ｃｍ^２以下の範囲の注入量として行われる固体撮像装置の製造方法。
21. 被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
    該撮像部は、請求項１に記載の固体撮像装置である電子情報機器。
22. 撮像部を備えた電子情報機器であって、
    該撮像部として、請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法により得られた固体撮像装置を用いたものである電子情報機器。

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