JP2011249371A - 固体撮像素子及びその製造方法、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の画素でトランジスタ等を共有しても、画素自体の特性を落とすことなく、画素毎のばらつきを抑制することができる固体撮像素子を提供する。
【解決手段】各画素に設けられた光電変換領域１７と、各画素の光電変換領域１７に対して設けられた転送トランジスタ１１と、複数の画素の光電変換領域に対して共通に形成されたトランジスタ（リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４）と、光電変換領域１７の、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧとは反対側の部分上に形成された、絶縁材から成るダミー２１を含む、固体撮像素子を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子及びその製造方法、並びに、固体撮像素子を備えた、カメラ等の撮像装置に係わる。

急速に拡大し続けるイメージセンサ市場において、多画素化や、基本特性の向上に対する要求は止まることがない。
画素を縮小化することにより、同一チップサイズにおける多画素化を行うことや、同一画素数におけるチップサイズの縮小化を行うことができ、イメージセンサを備えた撮像装置（カメラ等）の多画素化や小型化への貢献への期待も高い。

多画素化を達成するための技術の一つとして、複数の画素でトランジスタ等を共有した構成（画素共有方式）が提案されている。

しかし、イメージセンサにおいて画素共有方式を採用した場合には、画素共有方式ならではの課題が発生する。
特に大きな課題は、画素毎の特性にバラツキが生じることである。
これは、共有しない方式では全画素で画素のレイアウトがほぼ同じになるのに対して、画素共有方式では、トランジスタ等を共有する複数の画素のそれぞれで画素のレイアウトが異なるために、画素の特性にバラツキが生じる。
例えば、ＣＭＯＳ型のイメージセンサにおいて、転送トランジスタのゲート電極は、青色の光を吸収する光学特性を持ち、また、構造上、フォトダイオードの直近に配置されている。そして、トランジスタ等を共有する複数の画素のそれぞれで、画素のレイアウトが異なり、転送トランジスタのゲート電極の位置が同一ではないため、入射した光のうちの吸収される部分の位置や吸収される量が異なり、画素の特性のバラツキとなる。

上述した、画素共有方式での課題である、画素毎の特性バラツキの改善案として、様々な技術が提案されている。
その改善案の１つとして、ダミー電極を配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ダミー電極は、トランジスタのゲート電極と同様に、青色の光を吸収する光学特性を持つので、ゲート電極とダミー電極とを合わせて、トランジスタ等を共有する複数の画素のそれぞれで同じレイアウトとなるように配置する。
これにより、入射した光のうちの吸収される部分の位置や吸収される量を各画素でほぼそろえることができ、画素の特性のバラツキを低減することができる。

特開２００８−２４４０２１号公報（図５〜図８等）

ダミー電極を配置した場合には、前記特許文献１にも記載されているように、ゲート電極等と同様に、ダミー電極にも、配線やコンタクトを落とす必要がある。
これは、ダミー電極を、電位がフローティング状態である電極としてしまうと、周囲に悪影響を及ぼすという問題を生じるからである。

しかしながら、ダミー電極に配線やコンタクトを設けることにより、配線層やコンタクト層によって、フォトダイオード上の開口が狭くなる。このため、フォトダイオードに入射する光量が減少して、感度等の特性が悪くなってしまう懸念がある。

上述した問題の解決のために、本発明においては、複数の画素でトランジスタ等を共有しても、画素自体の特性を落とすことなく、画素毎のばらつきを抑制することができる固体撮像素子及びその製造方法を提供するものである。また、この固体撮像素子を備えた撮像装置を提供するものである。

本発明の固体撮像素子は、各画素に設けられた光電変換領域と、各画素の光電変換領域に対して設けられた、転送トランジスタと、複数の画素の光電変換領域に対して共通に形成された転送トランジスタ以外のトランジスタとを含む。
さらに、光電変換領域の、転送トランジスタの転送ゲートとは反対側の部分上に形成された、絶縁材から成るダミーを含む。

本発明の固体撮像素子の製造方法は、各画素に設けられた光電変換領域と、この光電変換領域に対して設けられた転送トランジスタと、複数の画素の光電変換領域に対して共通に形成された転送トランジスタ以外のトランジスタとを含む固体撮像素子を製造する。
そして、転送トランジスタの転送ゲートと、各画素の光電変換領域を、それぞれ形成した後に、表面を覆って絶縁層を形成する工程と、この絶縁層を使用して、光電変換領域上の転送ゲートとは反対側の部分上に、絶縁材から成るダミーを形成する工程とを含む。

本発明の撮像装置は、入射光を集光する集光光学部と、この集光光学部で集光した入射光を受光して光電変換する固体撮像素子と、この固体撮像素子で光電変換されて得られた信号を処理する信号処理部とを含む。そして、本発明の撮像装置は、固体撮像素子が前記本発明の固体撮像素子の構成であるものである。

上述の本発明の固体撮像素子によれば、光電変換領域の、転送トランジスタの転送ゲートとは反対側の部分上に、絶縁材から成るダミーを形成している。
光電変換領域の転送トランジスタの転送ゲートとは反対側の部分上に、ダミーを形成したことにより、トランジスタを共通に形成した複数の画素において、光電変換領域に対する転送ゲートの位置の違いによる、各画素の光学特性のばらつきが緩和される。
即ち、複数の画素でトランジスタを共通に形成しても、各画素の光学特性（吸収特性等）のばらつきを抑制することができる。
そして、ダミーに絶縁材を使用することにより、ダミーに接続する配線層やコンタクト層が不要になるので、ダミー用の配線層やコンタクト層によって、光電変換領域の周囲の空間の開口を狭めてしまう問題を、回避することが可能になる。
即ち、光電変換領域の周囲の空間の開口を確保して、ダミーを設けても画素の特性（感度等）を落とすことがなくなる。

上述の本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、表面を覆って形成した絶縁層を使用して、光電変換領域上の転送ゲートとは反対側の部分上に、絶縁材から成るダミーを形成する。これにより、上述した、トランジスタを共通に形成した複数の画素における各画素の光学特性のばらつきが緩和され、かつ、ダミー用の配線層やコンタクト層が不要となる固体撮像素子を製造することができる。

上述の本発明の撮像装置によれば、固体撮像素子が前記本発明の固体撮像素子の構成であることにより、固体撮像素子において、画素自体の特性を落とすことなく、画素毎の光学特性のばらつきを抑制できる。これにより、良好な画質や充分な感度を得ることが可能になる。

上述の本発明によれば、画素自体の特性を落とすことなく、画素毎のばらつきを抑制できる。
これにより、複数の画素でトランジスタ等を共有して、固体撮像素子の画素数を増やしたり、固体撮像素子を小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる。
従って、本発明により、画素数を増やしたり、小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる、撮像装置を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（平面図）である。 図１の固体撮像素子の画素の回路構成図である。 Ａ〜Ｄ 図１の固体撮像素子の第１の製造方法を示す製造工程図である。 Ｅ〜Ｇ 図１の固体撮像素子の第１の製造方法を示す製造工程図である。 Ａ〜Ｄ 図１の固体撮像素子の第２の製造方法を示す製造工程図である。 Ｅ〜Ｇ 図１の固体撮像素子の第２の製造方法を示す製造工程図である。 本発明の第２の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（平面図）である。 本発明の第３の実施の形態の撮像装置の概略構成図（ブロック図）である。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態

＜１．第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（平面図）を、図１に示す。図１は、固体撮像素子の撮像領域の一部（縦４画素×横２画素）の平面図を示している。
図１に示す画素を、繰り返して多数配置することにより、撮像領域が構成される。

図１に示すように、各画素において、フォトダイオードを含む光電変換領域１７が形成されている。
上の２行の画素の光電変換領域１７と下の２行の画素の光電変換領域１７との間に、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４の３つのトランジスタが形成されている。

また、左右や前後に隣接する画素の光電変換領域１７の間には、図示しないが、絶縁層から成る素子分離層、もしくは、ｐ型の不純物領域から成る素子分離領域が形成されている。

画素の光電変換領域１７は、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧを介して、フローティングディフュージョン領域（浮遊拡散領域）ＦＤに接続されている。
フローティングディフュージョン領域ＦＤは、太線で示す配線１６により、増幅トランジスタ１３のゲート及びリセットトランジスタ１２のソース・ドレイン領域に接続されている。なお、配線１６と、リセットトランジスタ１２のソース・ドレイン領域とは、コンタクト２０により接続されている。
選択トランジスタ１４の右のソース・ドレイン領域は、コンタクト１８により垂直信号線１５に接続されている。
リセットトランジスタ１２と増幅トランジスタ１３との間の、２つのトランジスタで共有するソース・ドレイン領域は、コンタクト１９により図示しない電源線（ＶＤＤ）に接続される。

転送トランジスタ１１は、光電変換領域１７で光電変換された電荷を、フローティングディフュージョン領域ＦＤに転送する。
リセットトランジスタ１２は、フローティングディフュージョン領域ＦＤ内の電荷を排出して、フローティングディフュージョン領域ＦＤをリセットする。
増幅トランジスタ１３は、そのゲートが配線１６によってフローティングディフュージョン領域ＦＤに接続されており、フローティングディフュージョン領域ＦＤ内の電荷の量に対応して、信号電圧を増幅する。
選択トランジスタ１４は、選択ラインからの電圧供給でオン状態となったときに、増幅トランジスタ１３で増幅した信号電圧を、垂直信号線１５に送る。

さらに、図１の固体撮像素子の画素の回路構成図を、図２に示す。
図２に示すように、光電変換領域１７のフォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４、転送トランジスタ１１、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４、垂直信号線１５、容量Ｃ_FDを備えている。
リセットトランジスタ１２、転送トランジスタ１１、選択トランジスタ１４は、それぞれ、リセットラインＲＳＴ、転送ラインＴＸ、水平選択ラインＳＥＬに接続され、例えば、図示しない垂直選択回路からのパルス信号により駆動される。
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４は、その一端がグランドに接続されており、入射した光を光電変換により電子（或いは正孔）に変換して蓄える。フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４は、転送トランジスタ１１を介して、容量Ｃ_FDに接続されている。そして、転送ラインＴＸをオンにすることにより、フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４からの電荷が容量Ｃ_FDに転送される。
容量Ｃ_FDは、増幅トランジスタ１３のゲート電極に接続されており、さらに選択トランジスタ１４を通じて垂直信号線１５に接続されている。容量Ｃ_FDから、転送トランジスタ１１と選択トランジスタ１２と増幅トランジスタ１３のゲート電極までの部分が、図１のフローティングディフュージョン領域ＦＤ及び配線１６に相当する。
垂直信号線１５には、複数の単位画素が接続されており、ある特定の垂直信号線１５に接続された選択トランジスタ１４をオンにすることにより、所望のフォトダイオードからの信号が出力される。垂直信号線１５は、定電圧でバイアスされたトランジスタ（定電流源）２３に接続されており、増幅トランジスタ１３と合わせて、いわゆるソースフォロワ回路となっている。

そして、図１に示したように、フローティングディフュージョン領域ＦＤ、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４を、縦２行×横２列の４つの画素で共有する構成になっている。そのため、図２では、４つの画素のそれぞれの転送トランジスタ１１が、共通の容量Ｃ_FD、リセットトランジスタ１２、並びに、増幅トランジスタ１３に接続されている。
フローティングディフュージョン領域ＦＤの形状は、略製法形状となっている。

ところで、フローティングディフュージョン領域ＦＤ、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４を共有する、４つの画素において、光電変換領域１７に対する転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧの位置が異なっている。即ち、これら４つの画素では、画素のレイアウトが異なっている。
このため、転送ゲートＴＧだけでは、転送ゲートＴＧの位置の違いが、画素の特性の差となってしまう。

また、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４の３つのトランジスタは、図１中右の列の画素の方に寄って配置されている。これは、垂直信号線１５や配線１６からトランジスタとのコンタクト１８，１９までの距離を短くして、配線容量を低減するためである。
このため、右の列の画素と左の列の画素とで、これら３つのトランジスタ１２，１３，１４のゲート電極の占める面積が異なり、これら３つのトランジスタ１２，１３，１４だけでは、光電変換領域１７の周囲の空間の状態が違ってしまう。この場合には、右の列の画素と左の列の画素とで斜めに入射する光の入射量が異なり、画素の特性の差となってしまう。

そこで、本実施の形態では、各画素において、光電変換領域１７の中心から見て、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧとほぼ点対称の位置に、第１のダミーとして、絶縁材からなるダミー２１を配置している。
光電変換領域１７のダミー２１は、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧと、ほぼ同じ寸法及び形状としている。
これにより、各画素において、転送ゲートＴＧとダミー２１とが対称性を保ったレイアウトとなっている。

また、本実施の形態では、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４の３つのトランジスタの左側の空いた部分に、第２のダミーとして、絶縁材からなるダミー２２を配置している。
このダミー２２は、増幅トランジスタ１３のゲート電極と、ほぼ同じ寸法及び形状としている。
これにより、右の列の画素には、増幅トランジスタ１３のゲート電極と、選択トランジスタ１４のゲート電極とが隣接する。左の列の画素には、リセットトランジスタ１２のゲート電極とダミー２２とが隣接する。ダミー２２を設けたことにより、右の列の画素に隣接するゲート電極の合計面積と、左の列の画素に隣接するゲート電極及びダミー２２の合計面積とがほぼ同等になっており、光電変換領域１７の周囲の空間の状態をほぼ同等にすることができる。

なお、ダミー２１と転送ゲートＴＧや、ダミー２２と増幅トランジスタ１３のゲート電極は、必ずしも、ほぼ同じ寸法・形状に限定されるものではなく、寸法や形状の差が大き過ぎなければ良い。

ダミー２１，２２の材料としては、絶縁材であれば使用可能である。
絶縁材によりダミー２１，２２を形成することにより、ダミー電極のように配線やコンタクト部を設ける必要がない。これにより、ダミー電極に接続するための配線やコンタクト部によって、光電変換領域１７の上方の空間の開口を狭めてしまう問題を、回避することができる。

より好ましくは、ダミー２１，２２の材料として、転送ゲートＴＧやトランジスタのゲート電極の材料（一般には多結晶シリコンが使用される）と、光学特性、特に、吸収特性が近い材料を使用する。
多結晶シリコンに吸収特性が近い材料としては、青色の光を吸収する特性がある、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン（以下、略称として、Ｐ−ＳｉＮを用いる）が挙げられる。

なお、減圧ＣＶＤ法により形成された窒化シリコン（以下、略称として、ＬＰ−ＳｉＮを用いる）は、Ｐ−ＳｉＮや多結晶シリコンとは吸収特性が異なり、青色の光の吸収が少ない。
Ｐ−ＳｉＮをダミー２１，２２の材料として使用する場合に、ＬＰ−ＳｉＮをＰ−ＳｉＮの下地層として用いて、これらの積層によりダミー２１，２２を形成すれば、厚いダミー２１，２２を比較的容易に形成することができる。このとき、ゲート電極のサイドウォールのＬＰ−ＳｉＮや、サリサイドブロック用のＬＰ−ＳｉＮを利用すれば、工程を増やさずに、ダミー２１，２２の下層のＬＰ−ＳｉＮを形成することができるので、さらに好ましい。

続いて、ダミー２１，２２として、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン（Ｐ−ＳｉＮ）を使用する場合の、本実施の形態の固体撮像素子の製造方法を、以下に説明する。

まず、第１の製造方法として、ゲート電極のサイドウォールのＬＰ−ＳｉＮを利用してダミーを形成する製造方法を説明する。

半導体基体に、絶縁層を埋め込んで形成して、絶縁層による素子分離層を形成する。
そして、素子分離層により分離された領域の半導体基体に、ゲート絶縁膜を介して、例えば多結晶シリコンにより、それぞれのトランジスタ１１，１２，１３，１４のゲート電極を形成する。
次に、転送トランジスタ１１のゲート電極（転送ゲートＴＧ）をもマスクとして使用して、イオン注入を行う。これにより、光電変換領域１７のｎ^＋の電荷蓄積領域と、その表面のｐ^＋の正電荷蓄積領域、並びに、ｎ^＋フローティングディフュージョン領域ＦＤを、順次形成する。
また、他の３つのトランジスタ１２，１３，１４のゲート電極をもマスクとして使用して、イオン注入により、各トランジスタのソース・ドレイン領域となるｎ型の不純物領域を形成する。

このときの光電変換領域１７付近の断面図を、図３Ａに示す。
図３Ａに示すように、半導体基体１に、素子分離層２、ｎ^＋の電荷蓄積領域３とその表面のｐ^＋の正電荷蓄積領域４、ｎ^＋のフローティングディフュージョン領域５（ＦＤ）、ゲート絶縁膜６とその上の転送ゲート７（ＴＧ）が形成されている。

次に、図３Ｂに示すように、減圧ＣＶＤ法により、第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１を形成する。このとき、第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１は、半導体基体１上のみに形成され、素子分離層２や転送ゲート７（ＴＧ）上には形成されていない。

次に、図３Ｃに示すように、ダミー２１を形成する部分の、第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１上に、レジスト３２によるマスクパターンを形成する。
このレジスト３２によるマスクパターンは、後に形成するＰ−ＳｉＮ層の分、ダミー２１よりは小さいパターンに形成しておく。

続いて、レジスト３２をマスクとして用いて、第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１をエッチバックする。その後、レジスト３２を除去する。これにより、図３Ｄに示すように、転送ゲート７（ＴＧ）の側壁に、第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１によるサイドウォール８が形成されると共に、ダミー２１を形成する部分に第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１が残る。

次に、減圧ＣＶＤ法により、全面にサリサイドブロック用の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を形成する。
そして、撮像領域の外部にある周辺回路部のトランジスタ等において、ゲート電極や半導体基体の表面に金属膜を形成し、シリコンと金属とを反応させて、シリサイド化する。
その後、不要な部分の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を除去する。具体的には、図４Ｅに示すように、ゲート電極や転送ゲート７（ＴＧ）を含む部分に第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を残し、それ以外の部分の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を除去する。

次に、図４Ｆに示すように、プラズマＣＶＤ法により、全面に第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４を形成する。
その後、図４Ｇに示すように、第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４をパターニングして、ダミー２１となる部分の第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４を残す。これにより、サイドウォール８用の第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１とその上を覆った第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４から成る、ダミー２１が形成される。

図４Ｇにおいて、ダミー２１の幅は、転送ゲート７（ＴＧ）の幅と、ほぼ同程度になっている。これにより、青色の光が吸収される部分の面積をほぼ同程度にして、光学特性をほぼ対称にすることができる。
また、ダミー２１の高さは、転送ゲート７（ＴＧ）及びその上の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を合わせた高さと、ほぼ同程度になっている。これにより、光電変換領域１７の上方の空間が、転送ゲート７（ＴＧ）側と、ダミー２１側とで、ほぼ同等となり、光電変換領域１７の上方の開口の対称性が向上する。

次に、第２の製造方法として、サリサイドブロックのＬＰ−ＳｉＮを利用してダミーを形成する製造方法を説明する。
まず、図５Ａに示すように、図３Ａに示したと同様の状態を形成する。

次に、図５Ｂに示すように、転送ゲート７（ＴＧ）の側壁に、サイドウォール８を形成する。このサイドウォール８は、例えば、図３Ｂ〜図３Ｄに示したと同様に、第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１を形成して、この第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３１をエッチバックすることにより、形成することができる。

次に、図５Ｃに示すように、減圧ＣＶＤ法により、全面にサリサイドブロック用の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を形成する。
そして、撮像領域の外部にある周辺回路部のトランジスタ等において、ゲート電極や半導体基体の表面に金属膜を形成し、シリコンと金属とを反応させて、シリサイド化する。

その後、不要な部分の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を除去する。
ここで、第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３のエッチング用のレジスト３５のマスクパターンを、図５Ｄに示すように、ゲート電極や転送ゲート７（ＴＧ）を含む部分と、ダミー２１を形成する部分とに、それぞれ形成する。
このレジスト３５によるマスクパターンは、後に形成するＰ−ＳｉＮ層の分、ダミー２１よりは小さいパターンに形成しておく。

続いて、レジスト３５をマスクとして用いて、第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３をエッチバックする。その後、レジスト３５を除去する。これにより、図６Ｅに示すように、転送ゲート７（ＴＧ）を含む部分に、第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３が残ると共に、ダミー２１を形成する部分に第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３が残る。

次に、図６Ｆに示すように、プラズマＣＶＤ法により、全面に第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４を形成する。
その後、図６Ｇに示すように、第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４をパターニングして、ダミー２１となる部分の第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４を残す。これにより、サリサイドブロック用の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３とその上を覆った第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４から成る、ダミー２１が形成される。

図６Ｇにおいて、ダミー２１の幅は、転送ゲート７（ＴＧ）の幅と、ほぼ同程度になっている。これにより、青色の光が吸収される部分の面積をほぼ同程度にして、光学特性をほぼ対称にすることができる。
また、ダミー２１の高さは、転送ゲート７（ＴＧ）及びその上の第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）３３を合わせた高さと、ほぼ同程度になっている。これにより、光電変換領域１７の上方の空間が、転送ゲート７（ＴＧ）側と、ダミー２１側とで、ほぼ同等となり、光電変換領域１７の上方の開口の対称性が向上する。

なお、ダミー２１，２２用のＰ−ＳｉＮは、図１のコンタクト１８，１９，２０を形成する工程よりも前に形成するＰ−ＳｉＮの膜を使用すれば、工程を増やさずに形成することができる。

トランジスタの部分のダミー２２の作製方法は、上述した光電変換領域１７の部分のダミー２１の作製方法と比較すると、ゲート等の半導体基体１上の部分は同様である。そして、上述したダミー２１の作製方法のうち、半導体基体１内の、フローティングディフュージョン領域５（ＦＤ）と光電変換領域１７の電荷蓄積領域３及び正電荷蓄積領域４とが、トランジスタのｎ型のソース・ドレイン領域に変わる。

ダミー２１，２２の絶縁材として、Ｐ−ＳｉＮ以外の材料を使用する場合には、上述した製造方法において、第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）３４の代わりに、絶縁層を形成して、パターニングすることにより、ダミー２１，２２を形成することができる。
なお、厚い層を容易に形成することが可能な材料を使用する場合には、ＬＰ−ＳｉＮを下地に使用しなくても、ダミー２１，２２の部分には絶縁層のみを形成して、絶縁層をパターニングすることによって、ダミー２１，２２を形成することができる。
ダミー２１とダミー２２とに同一の材料を使用する場合には、同じ工程で同時にダミー２１及びダミー２２を形成することが望ましい。

また、上述した第１の製造方法及び第２の製造方法では、画素の光電変換領域１７を分離する構成として、絶縁層を半導体基体１に埋め込んで形成した素子分離層２を採用していた。
この素子分離層２の代わりに、ｐ型の不純物領域を半導体基体１内に形成した素子分離領域によって、画素の光電変換領域１７を分離しても構わない。

上述の本実施の形態によれば、各画素の光電変換領域１７の中心から見て、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧとほぼ点対称な位置に、絶縁材からなるダミー２１を形成している。これにより、フローティングディフュージョン領域ＦＤを共有する４つの画素において、光電変換領域１７に対する転送ゲートＴＧの位置の違いによる、画素の光学特性（吸収特性等）のばらつきを低減することが可能になる。
さらに、ダミー２１を、転送ゲートＴＧと、ほぼ同じ寸法及び形状としていることにより、各画素において、転送ゲートＴＧとダミー２１とが対称性を保ったレイアウトとなっており、画素の光学特性をほぼ同等に合わせることが可能になる。

また、本実施の形態によれば、リセットトランジスタ１２の左のソース・ドレイン領域に、絶縁材からなるダミー２２を形成している。これにより、フローティングディフュージョン領域ＦＤを共有する４つの画素において、左の列の画素と右の列の画素とで、トランジスタのゲート電極が占める面積の違いによる、光電変換領域１７の周囲の空間の開口状態の違いを緩和することができる。そして、光電変換領域１７の周囲の空間の開口状態の違いを緩和することにより、画素の光学特性のばらつきを低減することが可能になる。
さらに、ダミー２２の寸法及び形状を、増幅トランジスタ１３のゲート電極の寸法及び形状とほぼ同程度としていることにより、光電変換領域１７の周囲の空間の状態をほぼ同等にして、画素の光学特性をほぼ同等に合わせることが可能になる。

そして、ダミー２１及びダミー２２が、それぞれ絶縁材から成るので、ダミー電極を形成した場合に発生する、ダミー電極用の配線やコンタクト部によって、光電変換領域１７の上方の空間の開口を狭めて、画素自体の特性を落としてしまう問題を生じない。

従って、本実施の形態によれば、画素自体の特性（感度等）を落とすことなく、画素毎の光学特性（吸収特性等）のばらつきを抑制することができる。
これにより、複数の画素でトランジスタ等を共有して、固体撮像素子の画素数を増やしたり、固体撮像素子を小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる。
そして、画素数を増やしたり、装置を小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる、撮像装置を実現することが可能になる。

ダミー２１及びダミー２２に、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）を使用した場合には、トランジスタのゲート電極に用いられる多結晶シリコンと吸収特性が近くなる。これにより、各画素の特性の差異を大幅に低減して、各画素の特性を同等に合わせることが可能になる。
特に、ダミー２１及びダミー２２に窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）を使用して、コンタクト１８，１９，２０を形成する工程よりも前に形成するＰ−ＳｉＮの膜を使用した場合には、工程数も増やさず、ダミー２１及びダミー２２を形成することが可能である。

＜２．第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（平面図）を、図７に示す。図７は、固体撮像素子の撮像領域の一部（横２画素ずつ縦４行）の平面図を示している。
図７に示す画素を、繰り返して多数配置することにより、撮像領域が構成される。

図７に示すように、各画素において、フォトダイオードを含む光電変換領域１７が形成されている。
上の２行の画素の光電変換領域１７と下の２行の画素の光電変換領域１７との間に、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４の２つのトランジスタが形成されている。
また、下の２行の画素の光電変換領域１７と、図示しないさらに下の２行の画素の光電変換領域１７との間に、リセットトランジスタ１２と、トランジスタの部分のダミー２２とが形成されている。

また、左右や前後に隣接する画素の光電変換領域１７の間には、図示しないが、絶縁層から成る素子分離層、もしくは、ｐ型の不純物領域から成る素子分離領域が形成されている。

画素の光電変換領域１７は、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧを介して、フローティングディフュージョン領域（浮遊拡散領域）ＦＤに接続されている。
フローティングディフュージョン領域ＦＤは、太線で示す配線１６により、増幅トランジスタ１３のゲート及びリセットトランジスタ１２のソース・ドレイン領域に接続されている。なお、配線１６と、リセットトランジスタ１２のソース・ドレイン領域とは、コンタクト２０により接続されている。
選択トランジスタ１４の右のソース・ドレイン領域は、コンタクト１８により垂直信号線１５に接続されている。
リセットトランジスタ１２の右のソース・ドレイン領域と、増幅トランジスタ１３の左のソース・ドレイン領域とは、それぞれ、コンタクト１９により図示しない電源線（ＶＤＤ）に接続される。

第１のダミーとして、絶縁材からなるダミー２１が、各画素において、光電変換領域１７の中心から見て、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧとほぼ点対称の位置に形成されている。
第２のダミーとして、絶縁材からなるダミー２２が、リセットトランジスタ１２の左のソース・ドレイン領域上に形成されており、ダミー２２の左にコンタクト２０が配置されている。

そして、図７に示すように、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４を、上の２行の２つの画素と、下の２行の２つの画素との、合計４つの画素で共有している。
また、フローティングディフュージョン領域ＦＤを、上の２行及び下の２行のそれぞれの、フローティングディフュージョン領域ＦＤの左上及び右下にある２つの画素で共有している。そして、２つのフローティングディフュージョン領域ＦＤを、配線１６によって、共通のリセットトランジスタ１２及び増幅トランジスタ１３に接続している。フローティングディフュージョン領域ＦＤの形状は、左上と右下の２つの画素を接続するように、斜めに長い形状となっている。

ここで、図７に示す構成からダミー２２を除いた構成（比較例）を考える。この比較例では、３つのトランジスタ１２，１３，１４を共有する４行の４つの画素において、上の２行の画素と下の２行の画素とで、光電変換領域１７の周囲にあるゲート電極の配置が異なる。具体的には、上の２行の画素と下の２行の画素との間には、増幅トランジスタ１３と選択トランジスタ１４とが形成されているので、ゲート電極の占める面積が多くなっている。下の２行の画素と図示しないさらに下の２行の画素との間には、リセットトランジスタ１２のみが形成されているので、ゲート電極の占める面積が少なくなっている。これらのことから、２つのトランジスタ１３，１４に隣接する画素と、リセットトランジスタ１２に隣接する画素とでは、光電変換領域１７の周囲の空間の開口の状態が異なってしまう。
これに対して、本実施の形態では、ダミー２２をリセットトランジスタ１２の左に設けたことにより、各行の画素の光電変換領域１７の周囲の空間の開口状態を同程度に揃えることが可能になる。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様となっている。
ダミー２１及びダミー２２の材料については、第１の実施の形態の説明と同様である。
また、第１の実施の形態で説明した形成方法と同様にして、ダミー２１及びダミー２２を形成することができる。

上述の本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、各画素の光電変換領域１７の中心から見て、転送トランジスタ１１の転送ゲートＴＧとほぼ点対称な位置に、絶縁材からなるダミー２１を形成している。これにより、フローティングディフュージョン領域ＦＤを共有する４つの画素において、光電変換領域１７に対する転送ゲートＴＧの位置の違いによる、画素の光学特性（吸収特性等）のばらつきを低減することが可能になる。
さらに、ダミー２１を、転送ゲートＴＧと、ほぼ同じ寸法及び形状としていることにより、各画素において、転送ゲートＴＧとダミー２１とが対称性を保ったレイアウトとなっており、画素の光学特性をほぼ同等に合わせることが可能になる。

また、本実施の形態によれば、リセットトランジスタ１２の左のソース・ドレイン領域に、絶縁材からなるダミー２２を形成している。これにより、３つのトランジスタ１２，１３，１４を共有する４つの画素において、各行の画素で、周囲のトランジスタのゲート電極が占める面積の違いによる、光電変換領域１７の周囲の空間の開口状態の違いを緩和することができる。そして、光電変換領域１７の周囲の空間の開口状態の違いを緩和することにより、画素の光学特性のばらつきを低減することが可能になる。
さらに、ダミー２２の寸法及び形状を、増幅トランジスタ１３のゲート電極の寸法及び形状とほぼ同程度としていることにより、光電変換領域１７の周囲の空間の状態をほぼ同等にして、画素の光学特性をほぼ同等に合わせることが可能になる。

そして、ダミー２１及びダミー２２が、それぞれ絶縁材から成るので、ダミー電極を形成した場合に発生する、ダミー電極用の配線やコンタクト部によって、光電変換領域１７の上方の空間の開口を狭めて、画素自体の特性を落としてしまう問題を生じない。

従って、本実施の形態によれば、画素自体の特性（感度等）を落とすことなく、画素毎の光学特性（吸収特性等）のばらつきを抑制することができる。
これにより、複数の画素でトランジスタ等を共有して、固体撮像素子の画素数を増やしたり、固体撮像素子を小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる。
そして、画素数を増やしたり、装置を小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる、撮像装置を実現することが可能になる。

ダミー２１及びダミー２２に、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）を使用した場合には、トランジスタのゲート電極に用いられる多結晶シリコンと吸収特性が近くなる。これにより、各画素の特性の差異を大幅に低減して、各画素の特性を同等に合わせることが可能になる。
特に、ダミー２１及びダミー２２に窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）を使用して、コンタクト１８，１９，２０を形成する工程よりも前に形成するＰ−ＳｉＮの膜を使用した場合には、工程数も増やさず、ダミー２１及びダミー２２を形成することが可能である。

上述の各実施の形態では、光電変換領域１７の中心から見て、転送ゲートＴＧとほぼ点対称の位置にダミー２１を形成していた。
本発明では、光電変換領域のダミーの位置は、転送ゲートとほぼ点対称の位置に限定されず、光電変換領域の転送ゲートとは反対側の部分上にダミーを形成すればよい。転送ゲートとほぼ点対象の位置からダミーがずれて形成されていても、ある程度の作用効果が得られる。

上述の各実施の形態では、画素に対して、転送トランジスタ１１、リセットトランジスタ１２、増幅トランジスタ１３、選択トランジスタ１４の４つのトランジスタを設けた構成としていた。
本発明は、画素に対して３つのトランジスタを設けた構成等、その他の構成にも適用することができる。

なお、光電変換領域１７のダミー２１と、トランジスタの部分のダミー２２とは、それぞれ異なる絶縁材を使用して形成することも可能である。
もちろん、ダミー２１とダミー２２とに同一の材料を使用した方が、同じ工程で同時に形成することができるので、望ましい。

＜３．第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態の撮像装置の概略構成図（ブロック図）を、図８に示す。
この撮像装置としては、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等が挙げられる。

図８に示すように、この撮像装置５００は、固体撮像素子（図示せず）を備えた撮像部５０１を有している。この撮像部５０１の前段には、入射光を集光して像を結像させる結像光学系５０２が備えられている。また、撮像部５０１の後段には、撮像部５０１を駆動する駆動回路、固体撮像素子で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部５０３が接続されている。また、信号処理部５０３によって処理された画像信号は、画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。
このような撮像装置５００において、固体撮像素子として、前述した実施の形態の固体撮像素子等、本発明の固体撮像素子を用いることができる。

本実施の形態の撮像装置５００によれば、本発明の固体撮像素子、即ち、前述したように、複数の画素でトランジスタ等を共有しても、画素自体の特性を落とすことなく、画素毎のばらつきを抑制することができる構成の固体撮像素子を用いている。
これにより、固体撮像素子の画素数を増やしたり、固体撮像素子を小型化したりしても、良好な画質や充分な感度が得られる撮像装置５００を構成することができる、という利点がある。

なお、本発明の撮像装置は、図８に示した構成に限定されることはなく、固体撮像素子を用いる撮像装置であれば、適用することが可能である。
例えば、固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
本発明の撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器等、各種の撮像装置に適用することができる。また、「撮像」の広義の意味として、指紋検出装置等も含む。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

１ 半導体基体、２ 素子分離層、３ 電荷蓄積領域、４ 正電荷蓄積領域、５，ＦＤ フローティングディフュージョン領域、６ ゲート絶縁膜、７，ＴＧ 転送ゲート、８ サイドウォール、１１ 転送トランジスタ、１２ リセットトランジスタ、１３ 増幅トランジスタ、１４ 選択トランジスタ、１５ 垂直信号線、１６ 配線、１７ 光電変換領域、１８，１９，２０ コンタクト、２１，２２ ダミー、３１ 第１の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）、３２，３５ レジスト、３３ 第２の窒化シリコン層（ＬＰ−ＳｉＮ）、３４ 第３の窒化シリコン層（Ｐ−ＳｉＮ）、５００ 撮像装置、５０１ 撮像部、５０２ 結像光学系、５０３ 信号処理部

Claims (15)

1. 各画素に設けられた光電変換領域と、
   各画素の前記光電変換領域に対して設けられた、転送トランジスタと、
   複数の画素の前記光電変換領域に対して共通に形成された前記転送トランジスタ以外のトランジスタと、
   前記光電変換領域の、前記転送トランジスタの転送ゲートとは反対側の部分上に形成された、絶縁材から成るダミーとを含む
   固体撮像素子。
2. 前記転送トランジスタ以外のトランジスタの部分に形成された、絶縁材から成る第２のダミーを、さらに含む、請求項１に記載の固体撮像素子。
3. 前記ダミーが、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン層を含む、請求項１に記載の固体撮像素子。
4. 前記ダミーが、減圧ＣＶＤ法により形成された窒化シリコン層上に、前記プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン層が形成されて成る、請求項３に記載の固体撮像素子。
5. 前記ダミーが、前記転送ゲートとほぼ同じ寸法及び形状であり、前記光電変換領域の中心から見て、前記転送ゲートとほぼ点対称の位置に形成されている、請求項１に記載の固体撮像素子。
6. 前記第２のダミーが、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化シリコン層を含む、請求項２に記載の固体撮像素子。
7. 前記第２のダミーが、前記転送トランジスタ以外の１つのトランジスタのゲート電極とほぼ同じ寸法及び形状である、請求項２に記載の固体撮像素子。
8. 各画素に設けられた光電変換領域と、各画素の前記光電変換領域に対して設けられた、転送トランジスタと、複数の画素の前記光電変換領域に対して共通に形成された前記転送トランジスタ以外のトランジスタとを含む、固体撮像素子を製造する方法であって、
   前記転送トランジスタの転送ゲートと、各画素の前記光電変換領域を、それぞれ形成した後に、表面を覆って絶縁層を形成する工程と、
   前記絶縁層を使用して、前記光電変換領域上の前記転送ゲートとは反対側の部分上に、絶縁材から成るダミーを形成する工程とを含む
   固体撮像素子の製造方法。
9. 前記転送トランジスタ以外のトランジスタの部分に、絶縁材から成る第２のダミーを形成する、請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
10. 前記絶縁層として、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン層を形成する、請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
11. 前記絶縁層として、減圧ＣＶＤ法により窒化シリコン層を形成し、さらに、その上に、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン層を形成する、請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法。
12. 減圧ＣＶＤ法により窒化シリコン層を形成した後、この窒化シリコン層から、前記転送ゲートの側壁に形成するサイドウォールと、前記ダミーとをそれぞれ形成する、請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
13. 減圧ＣＶＤ法により窒化シリコン層を形成した後、この窒化シリコン層をサリサイドブロックとして用いて、シリサイド化工程を行い、その後、この窒化シリコン層から、前記ダミーを形成する、請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
14. 前記ダミー及び前記第２のダミーを、同じ材料を使用して同時に形成する、請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法。
15. 入射光を集光する集光光学部と、
    各画素に設けられた光電変換領域と、各画素の前記光電変換領域に対して設けられた、転送トランジスタと、複数の画素の前記光電変換領域に対して共通に形成された前記転送トランジスタ以外のトランジスタと、前記光電変換領域の、前記転送トランジスタの転送ゲートとは反対側の部分上に形成された、絶縁材から成るダミーとを含む固体撮像素子と、
    前記固体撮像素子で光電変換して得られた信号を処理する信号処理部とを含む
    撮像装置。

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