JP2013201327A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体撮像装置においてリセットトランジスターによる電荷の排出を効果的に行う。
【解決手段】フォトダイオードは、半導体基板に位置する第１導電型の第１拡散層と、第１拡散層内に位置する第２導電型の第２拡散層と、を含み、検出トランジスターは、平面視で第２拡散層内に位置する第１ゲート電極と、半導体基板の第１面と接する領域を含み、且つ平面視で第１ゲート電極を挟んで位置する第１導電型のソース部及びドレイン部と、を含み、リセットトランジスターは、半導体基板の第１面と接する領域を含み、且つ第２拡散層と離間して第１拡散層内に位置する第２導電型の第３拡散層と、平面視で第１ゲート電極及び第３拡散層の間に位置し、第２導電型の半導体を含む第２ゲート電極と、を含み、第１ゲート電極及び第２ゲート電極と、半導体基板の第１面との間に位置する絶縁膜を更に含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。

イメージセンサーとして用いられる固体撮像装置として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像装置に代わって、閾値変調型の固体撮像装置が提案されている。閾値変調型の固体撮像装置は、半導体基板にマトリクス状に配列された複数の画素を備えており、各画素は、１つのフォトダイオードと、１つの検出トランジスターと、を含んでいる。

閾値変調型の固体撮像装置の各画素において、フォトダイオードは、入射光の強度に応じて光発生電荷（正孔又は電子）を発生させる。発生した電荷は、検出トランジスターの閾値電圧を変化させる。検出トランジスターの閾値電圧の変化は、検出トランジスターの飽和領域動作時のソース電圧として読み出される。これによって、入射光の強度に応じたソース電圧、すなわち画素データが得られる。複数の画素に対応する複数の画素データを用いることによって、１枚の画像データが生成される。

検出トランジスターに隣接するリセットトランジスターをさらに含む閾値変調型の固体撮像装置も提案されている。リセットトランジスターは、検出トランジスターのゲート電極（第１ゲート電極）に隣接するリセットゲート電極（第２ゲート電極）を含む。検出トランジスターの閾値電圧を変化させた上述の電荷は、第２ゲート電極に閾値以上の電圧が印加されたときに、第２ゲート電極下のチャネルを介して排出される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１６５９０５号公報

しかしながら、特許文献１においては、リセットトランジスターのチャネルが形成される位置について特に言及されていない。リセットトランジスターを、チャネルが半導体基板の深い位置に形成される「埋め込みチャネル型」のトランジスターとすることが考えられるが、そのような構成では、電荷の排出経路のポテンシャル分布を滑らかに形成することが困難な場合がある。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、固体撮像装置においてリセットトランジスターによる電荷の排出を効果的に行うことに関連している。

本発明の幾つかの態様において、固体撮像装置は、入射光に応じた光発生電荷を発生するフォトダイオードと、フォトダイオードで発生した光発生電荷を検出する検出トランジスターと、フォトダイオードで発生した光発生電荷を排出するリセットトランジスターと、を備えた固体撮像装置であって、フォトダイオードは、半導体基板に位置する第１導電型の第１拡散層と、第１拡散層内に位置する第２導電型の第２拡散層と、を含み、検出トランジスターは、平面視で第２拡散層内に位置する第１ゲート電極と、半導体基板の第１面と接する領域を含み、且つ平面視で第１ゲート電極を挟んで位置する第１導電型のソース部及びドレイン部と、を含み、リセットトランジスターは、半導体基板の第１面と接する領域を含み、且つ第２拡散層と離間して第１拡散層内に位置する第２導電型の第３拡散層と、平面視で第１ゲート電極及び第３拡散層の間に位置し、第２導電型の半導体を含む第２ゲート電極と、を含み、第１ゲート電極及び第２ゲート電極と、半導体基板の第１面との間に位置する絶縁膜を更に含む。
この態様によれば、第２導電型の第２拡散層から第２導電型の第３拡散層に電荷を排出するリセットトランジスターが、第２導電型の半導体を含む第２ゲート電極を含むので、リセットトランジスターのチャネルを基板の浅い位置に形成することができ、電荷の排出を効果的に行うことができる。

上述の態様において、第２拡散層内に位置し、且つ平面視で第１ゲート電極の少なくとも一部と重なって位置し、第２拡散層の不純物濃度よりも高濃度の第２導電型不純物を含むキャリアポケットを更に含むことが望ましい。
これによれば、キャリアポケットに電荷が蓄積されるので、検出トランジスターによって入射光の強度を高感度に検出することができる。

上述の態様において、第１ゲート電極のうち、第３拡散層に平面視で最も近い位置と重なる領域に、第２ゲート電極の一部が位置しており、第１ゲート電極の輪郭と、キャリアポケットの輪郭との平面視でのずれが、第３拡散層に平面視で最も近い位置において、最も小さいことが望ましい。
これによれば、第１ゲート電極の輪郭とキャリアポケットの輪郭との平面視でのずれが第３拡散層側において最も小さいので、キャリアポケットに蓄積した電荷を効率良く第３拡散層に排出することができる。
上述の態様において、第１導電型はＮ型であり、第２導電型はＰ型であることが望ましい。

本発明の他の態様において、固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の第１面に、入射光に応じた光発生電荷を発生するフォトダイオードと、フォトダイオードで発生した光発生電荷が転送されるキャリアポケットと、キャリアポケットに蓄積された光発生電荷を検出する検出トランジスターと、キャリアポケットに蓄積された光発生電荷を排出するリセットトランジスターと、を形成する固体撮像装置の製造方法であって、キャリアポケットを形成するために、第２導電型不純物のイオンを注入する工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、検出トランジスターを構成する第１ゲート電極を形成する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、第１ゲート電極の少なくとも一部をマスクとして、第１導電型不純物のイオンを注入することにより、工程（ａ）において第２導電型不純物のイオンを注入された領域の一部の導電型を反転させてリセットトランジスターのチャネル領域を形成する工程（ｃ）と、工程（ｃ）の後に、リセットトランジスターを構成する第２ゲート電極であって、平面視でチャネル領域の少なくとも一部と重なる領域及び平面視で第１ゲート電極の少なくとも一部と重なる領域にまたがって位置する第２ゲート電極を形成する工程（ｄ）と、を含む。
これによれば、第１ゲート電極の少なくとも一部をマスクとして、第１導電型不純物のイオンを注入することにより、第２導電型不純物のイオンを注入された領域の一部の導電型を反転させるので、第１ゲート電極の端部位置とキャリアポケットの端部位置とをほぼ一致させることができる。

上述の態様において、工程（ｄ）において形成する第２ゲート電極は、半導体を含み、工程（ｄ）の後に、チャネル領域に隣接する領域及び第２ゲート電極に、第２導電型不純物のイオンを注入する工程（ｅ）を更に含むことが望ましい。
これによれば、第２導電型のキャリアポケットから第２ゲート電極下のチャネルを介して電荷を受取る第２導電型の領域を形成するためのイオン注入を、第２ゲート電極へのイオン注入と同時に行うことができる。

第１の実施形態を構成する固体撮像素子の平面図。 図１の固体撮像素子のII−II線における断面図。 図２の固体撮像素子の一部及びそのポテンシャル分布を示すグラフ。 図２の固体撮像素子の製造工程を示す断面図。 図２の固体撮像素子の製造工程を示す断面図。 図２の固体撮像素子の製造工程を示す断面図。 第２の実施形態の一部及びそのポテンシャル分布を示すグラフ。 第３の実施形態の一部及びそのポテンシャル分布を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。

＜１．第１の実施形態の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置を構成する固体撮像素子を概念的に示す平面図である。図２は、図１に示す固体撮像素子１のII−II線における断面図である。固体撮像装置は、固体撮像素子１を複数規則的に配列して構成されている。１つの固体撮像素子１は、１つのフォトダイオード１０と、１つの検出トランジスター２０と、１つのリセットトランジスター３０と、を含んでいる。

フォトダイオード１０、検出トランジスター２０及びリセットトランジスター３０は、半導体基板１１０の表面（第１面）側に形成されている。半導体基板１１０は、第２導電型（例えば、Ｐ型）の基板である。なお、基板自体が第２導電型である場合に限らず、第１導電型（例えば、Ｎ型）の半導体基板の表面側に、第２導電型のウェルが形成されていても良い。

＜１−１．フォトダイオード＞
半導体基板１１０内には、第１導電型の第１拡散層１１が形成されている。第１拡散層１１内には、半導体基板１１０の表面に近い位置に、第２導電型の第２拡散層１２が形成されている。第１導電型の第１拡散層１１と、第２導電型の第２拡散層１２とで、フォトダイオード１０が構成される。なお、各図におけるＮ及びＰへの添え字＋及び−は、それぞれ、不純物濃度の濃い部分（添え字＋）及び薄い部分（添え字−）であることを示している。

＜１−２．検出トランジスター＞
検出トランジスター２０は、半導体基板１１０上にゲート絶縁膜２５を介して形成された第１ゲート電極２６を含んでいる。第１ゲート電極２６は、平面視でリング状に形成されている。第１ゲート電極２６は、第１導電型の不純物を含む多結晶シリコンなどの半導体によって形成されている。半導体基板１１０の表面には、平面視で第１ゲート電極２６の外側を囲む領域の一部に、第１導電型のドレイン領域２７（図１）が形成されている。また、平面視で第１ゲート電極２６に囲まれる領域には、第１導電型のソース領域２８が形成されている。

半導体基板１１０の検出トランジスター２０直下の領域には、フォトダイオード１０を構成する第１導電型の第１拡散層１１と、フォトダイオード１０を構成する第２導電型の第２拡散層１２とが延在している。光を受光したフォトダイオード１０において発生した電荷（例えば、正孔）は、検出トランジスター２０直下の第２導電型の第２拡散層１２内に形成された高濃度の第２導電型半導体領域であるキャリアポケット２４に転送され、蓄積される。この電荷蓄積により、検出トランジスター２０に基板バイアスがかかり、検出トランジスター２０の閾値電圧が変化するので、この閾値電圧の変化量（飽和領域動作時におけるソース電圧の変化量）を入射光量として検出する。キャリアポケット２４は、電荷の蓄積による検出トランジスター２０の閾値電圧への影響が大きくなるように、半導体基板１１０の表面に近い位置に形成される。

＜１−３．リセットトランジスター＞
リセットトランジスター３０は、半導体基板１１０上にゲート絶縁膜２５を介して形成された第２ゲート電極３６を含んでいる。第２ゲート電極３６は、第２導電型の不純物を含む多結晶シリコンなどの半導体によって形成されている。第２ゲート電極３６の一端部（図２における第２ゲート電極３６の右端部）は、検出トランジスター２０の第１ゲート電極２６上に延在している。第２ゲート電極３６と第１ゲート電極２６との間には、図示しない絶縁膜が形成されている。一方、第２ゲート電極３６の他端部（図２における第２ゲート電極３６の左端部）の直下においては、第１拡散層１１内の半導体基板１１０表面を含む領域に、第２拡散層１２と離間して、高濃度の第２導電型半導体領域である排出部３３が形成されている。この排出部３３は、図示しない配線によって外部に接続されている。

検出トランジスター２０によって入射光量を検出した後、第２ゲート電極３６に閾値以上の電圧を印加すると、第２導電型のキャリアポケット２４と第２導電型の排出部３３との間にチャネルが形成される。これにより、キャリアポケット２４に転送されて蓄積された上述の電荷は、排出部３３を介して外部に排出される。従って、キャリアポケット２４から半導体基板１１０の深さ方向に電荷を排出しなくてもよい。

図３（Ａ）は、図２に示す固体撮像素子の一部を拡大した断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＸ１−Ｘ２線におけるポテンシャル分布を示すグラフである。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＹ１−Ｙ２線におけるポテンシャル分布を示すグラフである。

第１の実施形態においては、リセットトランジスター３０が、第２導電型のキャリアポケット２４と第２導電型の排出部３３との間にチャネルを形成する第２導電型のトランジスターであり、且つ、リセットトランジスター３０を構成する第２ゲート電極３６が、第２導電型の半導体によって形成されている。従って、リセットトランジスター３０は、ゲート絶縁膜２５に近い位置（半導体基板１１０の表面付近）にチャネルが形成される表面チャネル型のトランジスターとなっている。すなわち、図３（Ｃ）に実線で示すように、リセットトランジスター３０がＯＮ状態であるときは、半導体基板１１０の表面に近い位置Ｙ２におけるポテンシャルφ（キャリアポケット２４に蓄積される電荷（上述の例では、正孔）にとってのポテンシャルをいう。以下同じ。）が低くなる。

このように、リセットトランジスター３０がＯＮ状態であるときは、図３（Ｂ）に実線で示すように、キャリアポケット２４内の位置Ｘ２から排出部３３内の位置Ｘ１にかけてポテンシャルφが滑らかに低くなる。従って、リセットトランジスター３０をＯＮ状態とすることにより、キャリアポケット２４から排出部３３に向かって電荷の排出を効果的に行うことができる。

また、図３（Ｂ）に破線で示すように、リセットトランジスター３０がＯＦＦ状態であるときは、キャリアポケット２４と排出部３３との間の領域においてポテンシャルφが高くなる。従って、キャリアポケット２４から排出部３３に電荷が移動しにくく、キャリアポケット２４に多くの電荷を蓄積することができる。

＜１−４．比較例＞
図３（Ｄ）は、第２ゲート電極を第１導電型の半導体で形成した場合における図３（Ｂ）に対応する部分のポテンシャル分布を示すグラフである。図３（Ｅ）は、第２ゲート電極を第１導電型の半導体で形成した場合における図３（Ｃ）に対応する部分のポテンシャル分布を示すグラフである。

図３（Ｄ）及び図３（Ｅ）に示す比較例においては、リセットトランジスター３０は、第２導電型のトランジスターであり、且つ、リセットトランジスター３０を構成する第２ゲート電極３６が、第１導電型の半導体によって形成されている。従って、リセットトランジスター３０は、チャネルがゲート絶縁膜２５から遠い位置（半導体基板１１０の深い位置）に形成される埋め込みチャネル型のトランジスターとなっている。すなわち、図３（Ｅ）に実線で示すように、リセットトランジスター３０がＯＮ状態であるときは、半導体基板１１０の表面に近い位置Ｙ２よりも、半導体基板１１０の深い位置Ｙ３におけるポテンシャルφが低くなる。

このような場合、リセットトランジスター３０がＯＮ状態であっても、図３（Ｄ）に実線で示すように、キャリアポケット２４と排出部３３との間の領域においてポテンシャルφが十分に低くならない場合がある。すなわち、キャリアポケット２４及び排出部３３の深さよりも深い位置Ｙ３にチャネルが形成されてしまうと、キャリアポケット２４から排出部３３に向かって電荷の排出を効果的に行うことが困難となる。

また、図３（Ｄ）に示すように、キャリアポケット２４と排出部３３との間の領域において、リセットトランジスター３０がＯＦＦ状態である場合（図３（Ｄ）の破線）とＯＮ状態である場合（図３（Ｄ）の実線）とのポテンシャルφの差が小さいと、キャリアポケット２４に蓄積できる電荷の量が少なくなり、或いは、キャリアポケット２４から排出できる電荷の量が少なくなってしまう。

そこで、第１の実施形態においては、リセットトランジスター３０が第２導電型のトランジスターである場合に、リセットトランジスター３０を構成する第２ゲート電極３６を、第２導電型の半導体によって形成する。これにより、キャリアポケット２４からの電荷の排出を効果的に行うことができ、残像現象を抑制できる。また、電荷の蓄積時には、多くの電荷をキャリアポケット２４に蓄積することができ、飽和出力を大きくとることができる。

＜２．第１の実施形態の製造方法＞
図４〜図６は、図１に示す固体撮像素子１の製造工程を示す断面図である。図４（Ａ）に示すように、まず、シリコン（Ｓｉ）などの半導体基板１１０の表面に、熱酸化によって３００Å程度の犠牲酸化膜１１１を形成する。さらに、所定パターンのフォトレジストＲＡをマスクとして、後にフォトダイオード１０が配置される画素領域に、第１導電型の不純物イオンを注入することにより、第１拡散層１１を形成する。第１拡散層１１を形成するためのイオン注入においては、例えば、リンイオンを、注入エネルギー２．５ＭｅＶ〜３ＭｅＶ、注入量１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜５×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の条件で注入する。その後、温度１２００℃で、１０時間〜１５時間程度のドライブインを行う。なお、図４〜図６において、矢印はイオンの注入方向を示している。

次に、図４（Ｂ）に示すように、所定パターンのフォトレジストＲＢをマスクとして、後に画素と画素との間（ドレイン領域２７（図１））となる領域に、第１導電型の不純物イオンを注入する。これにより、画素間分離の強化及びドレイン領域２７の低抵抗化を行う。このときのイオン注入は、例えば、リンイオンを、注入エネルギー２５０ＫｅＶ程度、注入量１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜５×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の条件で注入する工程と、リンイオンを、注入エネルギー８０ＫｅＶ程度、注入量５×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜５×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の条件で注入する工程とを含む。

次に、図４（Ｃ）に示すように、第１拡散層１１内の、半導体基板１１０の表面側の浅い位置に、所定パターンのフォトレジストＲＣをマスクとして第２導電型不純物のイオンを注入することにより、第２拡散層１２を形成する。これにより、フォトダイオード１０が形成される。第２拡散層１２の形成においては、第２導電型不純物の濃度が、半導体基板１１０の深い位置から半導体基板１１０の表面側に向かって大きくなるように、多段的にイオン注入を行う。これにより、半導体基板１１０の深い位置から半導体基板１１０の表面側に向かって、ポテンシャルが緩やかに低くなるようにする。例えば、ボロンイオンを、注入エネルギー１００ＫｅＶ〜１．５ＭｅＶ、注入量１×１０^１１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜５×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の条件で、多段的に注入する。また、このとき、検出トランジスター２０の閾値電圧調整のためのイオン注入（チャネルドープ）も行う。

次に、図５（Ｄ）に示すように、所定パターンのフォトレジストＲＤをマスクとして半導体基板１１０に第２導電型不純物のイオンを注入することにより、第２導電型の第２拡散層１２内にキャリアポケット２４を形成する。キャリアポケット２４を形成するためのイオン注入においては、例えば、ボロンイオンを、注入エネルギー２０ＫｅＶ〜３０ＫｅＶ、注入量１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜５×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の条件で注入する。

次に、犠牲酸化膜１１１を除去した後、ゲート絶縁膜となる酸化膜２９を、熱酸化又はこれとＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって、３００Å〜１５００Åの厚さに形成する。次に、図５（Ｅ）に示すように、酸化膜２９上に第１ゲート電極２６を、１５００Å〜２５００Åの厚さに形成する。第１ゲート電極２６は、例えば、第１の導電型にドープされた多結晶シリコンによって形成される。このとき、キャリアポケット２４の大部分は、平面視で第１ゲート電極２６の一部と重なる領域に形成されているが、キャリアポケット２４のうち、後にリセットトランジスターの排出部３３（図２）が形成される領域に近い端部（図５（Ｅ）におけるキャリアポケット２４の左端部）は、平面視で第１ゲート電極２６と重ならず、はみ出た領域に形成されている。

次に、図５（Ｆ）に示すように、フォトレジストＲＦを形成する。フォトレジストＲＦと、第１ゲート電極２６とで、リセットトランジスター３０のチャネルが形成される領域が開口されたマスクが形成される。このマスクを用いて、第１導電型不純物のイオンを注入することにより、リセットトランジスター３０のチャネルが形成される領域の導電型を第１導電型に反転させる。このように、第１ゲート電極２６の一部をマスクとして用いることにより、キャリアポケット２４の端部（図５（Ｆ）におけるキャリアポケット２４の左端部）の位置と、第１ゲート電極２６の端部（図５（Ｆ）における第１ゲート電極２６の左端部）の位置とを平面視でほぼ一致させることができる。

このときのイオン注入エネルギーは、第１導電型不純物のイオンが第１ゲート電極２６及びその直下の酸化膜２９を透過しないように、調整される。例えば、リンイオンを、注入エネルギー１８０ＫｅＶ以下、注入量１×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２〜５×１０^１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２の条件で注入する。また、このとき、リセットトランジスター３０の閾値電圧調整のためのイオン注入（チャネルドープ）も行う。

次に、第１ゲート電極２６の表面を酸化して、第１ゲート電極２６が１００Å程度の図示しない絶縁膜で覆われるようにした後、図６（Ｇ）に示すように、第２ゲート電極３６を形成する。第２ゲート電極３６は、例えば、多結晶シリコンによって形成される。第２ゲート電極３６は、リセットトランジスター３０のチャネルとなる領域上だけでなく、第１ゲート電極２６の一部上にも延在するように形成される。酸化膜２９のうち、第２ゲート電極３６直下となる領域は、第２ゲート電極３６を形成する前にエッチングされ、第１ゲート電極２６直下の酸化膜２９より薄い酸化膜となるようにしてもよい。

次に、図６（Ｈ）に示すように、第２ゲート電極３６の一部及びこれに隣接する領域の一部を開口したフォトレジストＲＨを形成し、フォトレジストＲＨをマスクとして、第２導電型不純物のイオンを注入する。これにより、リセットトランジスターを構成する第２導電型の排出部３３が形成されるとともに、第２ゲート電極３６が第２導電型の半導体となる。

その後、図６（Ｉ）に示すように、図示しない層間絶縁膜、各種コンタクト層及び配線層を形成することにより、固体撮像素子１及び複数の固体撮像素子１を有する固体撮像装置が製造される。

＜３．第２の実施形態＞
図７（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置を構成する固体撮像素子の一部分であって、図３（Ａ）に対応する一部分を示す断面図である。上述の第１の実施形態においては、第１ゲート電極２６のうち平面視で排出部３３に近い端部の位置と、キャリアポケット２４のうち平面視で排出部３３に近い端部の位置とが、ほぼ一致していた。それに対し、第２の実施形態においては、第１ゲート電極２６のうち平面視で排出部３３に近い端部（図７（Ａ）における第１ゲート電極２６の左端部）よりも、キャリアポケット２４のうち平面視で排出部３３に近い端部（図７（Ａ）におけるキャリアポケット２４の左端部）の方が、排出部３３側にはみ出ている。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＸ１−Ｘ２線におけるポテンシャル分布を示すグラフである。図７（Ｂ）においては、リセットトランジスター３０がＯＮ状態であるとき（電荷の排出時）のポテンシャル分布を示している。
第２の実施形態においても、リセットトランジスター３０を構成する第２ゲート電極３６を、第２導電型の半導体によって形成することにより、キャリアポケット２４からの電荷の排出を効果的に行うことができる。

しかしながら、図７（Ａ）のＸ１−Ｘ２線において、第２ゲート電極３６に印加された電圧による電界が作用する領域（第２ゲート電極下の領域）には、第１導電型の領域だけでなく、第２導電型のキャリアポケット２４の一部も位置している。従って、図７（Ｂ）に示すように、第２ゲート電極下の領域のポテンシャルφは一様ではなく、第１導電型の領域よりも、第２導電型のキャリアポケット２４のポテンシャルφが低くなる。これにより、キャリアポケット２４から排出部３３に電荷が移動しにくくなってしまう場合がある。

＜４．第３の実施形態＞
図８（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置を構成する固体撮像素子の一部分であって、図３（Ａ）に対応する一部分を示す断面図である。上述の第１の実施形態においては、第１ゲート電極２６のうち平面視で排出部３３に近い端部の位置と、キャリアポケット２４のうち平面視で排出部３３に近い端部の位置とが、ほぼ一致していた。それに対し、第３の実施形態においては、キャリアポケット２４のうち平面視で排出部３３に近い端部（図８（Ａ）におけるキャリアポケット２４の左端部）よりも、第１ゲート電極２６のうち平面視で排出部３３に近い端部（図８（Ａ）における第１ゲート電極２６の左端部）の方が、排出部３３側にはみ出ている。

図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＸ１−Ｘ２線におけるポテンシャル分布を示すグラフである。図８（Ｂ）においては、リセットトランジスター３０がＯＮ状態であるとき（電荷の排出時）のポテンシャル分布を示している。
第３の実施形態においても、リセットトランジスター３０を構成する第２ゲート電極３６を、第２導電型の半導体によって形成することにより、キャリアポケット２４からの電荷の排出を効果的に行うことができる。

しかしながら、図８（Ａ）のＸ１−Ｘ２線において、第１ゲート電極２６に印加された電圧による電界が作用する領域（第１ゲート電極下の領域）には、キャリアポケット２４だけでなく、キャリアポケット２４より排出部３３側に、キャリアポケット２４より第２導電型の不純物の濃度が低い領域も位置している。従って、図８（Ｂ）に示すように、第１ゲート電極２６下の領域のポテンシャルφは一様ではなく、キャリアポケット２４よりも、第２導電型の不純物濃度が低い領域のポテンシャルφが高くなる。これにより、キャリアポケット２４から排出部３３に電荷が移動しにくくなってしまう場合がある。

以上、第２の実施形態及び第３の実施形態との比較において説明した通り、第１の実施形態のように、第１ゲート電極２６のうち平面視で排出部３３に近い端部の位置と、キャリアポケット２４のうち平面視で排出部３３に近い端部の位置との、平面視でのずれが小さいことが好ましい。このずれは、０．１μｍ以下であることが望ましい。そして、第１ゲート電極２６の輪郭と、キャリアポケット２４の輪郭との平面視でのずれが、排出部３３に平面視で最も近い位置において、最も小さいことが好ましい。

１…固体撮像素子、１０…フォトダイオード、１１…第１導電型の第１拡散層、１２…第２導電型の第２拡散層、２０…検出トランジスター、２４…キャリアポケット、２５…ゲート絶縁膜、２６…第１ゲート電極、２７…ドレイン領域、２８…ソース領域、２９…酸化膜、３０…リセットトランジスター、３６…第２ゲート電極、１１０…半導体基板、１１１…犠牲酸化膜、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＤ、ＲＦ、ＲＨ…フォトレジスト。

Claims (6)

1. 入射光に応じた光発生電荷を発生するフォトダイオードと、前記フォトダイオードで発生した光発生電荷を検出する検出トランジスターと、前記フォトダイオードで発生した光発生電荷を排出するリセットトランジスターと、を備えた固体撮像装置であって、
   前記フォトダイオードは、
   半導体基板に位置する第１導電型の第１拡散層と、
   前記第１拡散層内に位置する第２導電型の第２拡散層と、
   を含み、
   前記検出トランジスターは、
   平面視で前記第２拡散層内に位置する第１ゲート電極と、
   前記半導体基板の第１面と接する領域を含み、且つ平面視で前記第１ゲート電極を挟んで位置する第１導電型のソース部及びドレイン部と、
   を含み、
   前記リセットトランジスターは、
   前記半導体基板の前記第１面と接する領域を含み、且つ前記第２拡散層と離間して前記第１拡散層内に位置する第２導電型の第３拡散層と、 平面視で前記第１ゲート電極及び前記第３拡散層の間に位置し、第２導電型の半導体を含む第２ゲート電極と、
   を含み、
   前記第１ゲート電極及び前記第２ゲート電極と、前記半導体基板の前記第１面との間に位置する絶縁膜を更に含む、固体撮像装置。
2. 請求項１において、
   前記第２拡散層内に位置し、且つ平面視で前記第１ゲート電極の少なくとも一部と重なって位置し、前記第２拡散層の不純物濃度よりも高濃度の第２導電型不純物を含むキャリアポケットを更に含む、固体撮像装置。
3. 請求項２において、
   前記第１ゲート電極のうち、前記第３拡散層に平面視で最も近い位置と重なる領域に、前記第２ゲート電極の一部が位置しており、
   前記第１ゲート電極の輪郭と、前記キャリアポケットの輪郭との平面視でのずれが、前記第３拡散層に平面視で最も近い位置において、最も小さい、固体撮像装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項において、
   前記第１導電型はＮ型であり、前記第２導電型はＰ型である、固体撮像装置。
5. 半導体基板に、入射光に応じた光発生電荷を発生するフォトダイオードと、前記フォトダイオードで発生した光発生電荷が転送されるキャリアポケットと、前記キャリアポケットに蓄積された光発生電荷を検出する検出トランジスターと、前記キャリアポケットに蓄積された光発生電荷を排出するリセットトランジスターと、を形成する固体撮像装置の製造方法であって、
   前記キャリアポケットを形成するために、第２導電型不純物のイオンを注入する工程（ａ）と、
   工程（ａ）の後に、前記検出トランジスターを構成する第１ゲート電極を形成する工程（ｂ）と、
   工程（ｂ）の後に、前記第１ゲート電極の少なくとも一部をマスクとして、第１導電型不純物のイオンを注入することにより、工程（ａ）において第２導電型不純物のイオンを注入された領域の一部の導電型を反転させて前記リセットトランジスターのチャネル領域を形成する工程（ｃ）と、
   工程（ｃ）の後に、前記リセットトランジスターを構成する第２ゲート電極であって、平面視で前記チャネル領域の少なくとも一部と重なる領域及び平面視で前記第１ゲート電極の少なくとも一部と重なる領域にまたがって位置する前記第２ゲート電極を形成する工程（ｄ）と、
   を含む、固体撮像装置の製造方法。
6. 請求項５において、
   工程（ｄ）において形成する前記第２ゲート電極は、半導体を含み、
   工程（ｄ）の後に、前記チャネル領域に隣接する領域及び前記第２ゲート電極に、第２導電型不純物のイオンを注入する工程（ｅ）
   を更に含む、固体撮像装置の製造方法。

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