JPH09252105A

JPH09252105A - 固体撮像装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09252105A
Application number: JP8060529A
Authority: JP
Inventors: Keiji Tachikawa; 景士立川
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】読み出し駆動電圧の低電圧化、スミア低減が
でき、高い飽和特性を維持し、製造工程での注入マスク
の合わせばらつきに起因するこれらの特性の変動をなく
し、製造コストの削減をする。【解決手段】ｎ型半導体基板１の表面に選択的に形成
されたｎ型拡散層４と、ｎ型拡散層４の直下部に位置
し、それぞれの端がｎ型拡散層４の両端の位置と等しく
なるように形成されたｐ型拡散層３を有することによ
り、読み出し駆動電圧の低電圧化、スミア低減ができ、
高い飽和特性を維持し、製造工程での注入マスクの合わ
せばらつきに起因するこれらの特性の変動がなく、製造
コストの削減ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ固体撮像素
子に関し、読み出し駆動電圧の低電圧化、スミアの低減
ができ、高い飽和特性を維持し、製造工程での注入マス
クの合わせばらつきに起因するこれらの特性の変動がな
く、製造コストの削減を容易に実現するＣＣＤを有する
固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に従来のＣＣＤ固体撮像素子の一画
素部の断面構造模式図を示すものである。ｐ型領域６
は、フォトダイオードのｎ型領域９とＣＣＤ転送チャン
ネルであるｎ型領域４との間を結ぶように、ｎ型半導体
基板１内のｐ型ウェル２の表面部に選択的に形成されて
いる。ｐ型領域７は、ｐ型領域６と接していない端でｎ
型領域４に接し、ｎ型領域９との間を結ぶように、ｐ型
ウェル２の表面部に選択的に形成されている。ｐ型領域
８３は、ｐ型ウェル２の内部で、ｎ型領域４の直下部に
位置し、分離のためのｐ型領域６と読み出し駆動電圧制
御のためのｐ型領域７とでｎ型領域４を取り囲むように
形成されている。ここで、信号電荷非読み出し側領域を
破線領域８６で、信号電荷読み出し側領域を破線領域８
５で示す。

【０００３】また、従来のＣＣＤ固体撮像素子における
製造方法では、読み出し駆動電圧、感度、スミア、飽和
特性等を最適化するため、フォトレジストをマスクとし
てｐ型ウェル２の所定領域にボロンをイオン注入し、ｐ
型領域８３を形成する。その後、再度、フォトレジスト
を塗布、露光、現像しマスクを形成して、ＣＣＤ転送チ
ャンネルであるｎ型領域４を形成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】民生用や業務用のビデ
オカメラで広く用いられるＣＣＤ固体撮像素子では、ビ
デオカメラの小型化、ＨＤＴＶ用の高精細度化の進展や
マルチメディア用途の全画素ＣＣＤの登場に伴い単位画
素当りの面積が益々縮小している。そのため、Ｄレン
ジ、転送効率、感度、スミア、残像等の特性を劣化させ
ずに、ＣＣＤやフォトダイオードを微細化する必要があ
る。微細化のためには、例えば、高加速イオン注入、低
温熱処理法を用いて不純物領域を形成する方法が有力で
ある。これによって、それぞれのｎ型やｐ型領域から不
純物種が、非所望領域で不必要に拡散するのを抑制する
ことができ、微小な領域の所望深さに、所望濃度の不純
物領域を形成することができる。しかしながら、従来の
ＣＣＤ転送チャンネルのｎ型領域４の直下部にｐ型領域
８３を形成する構造では、ＣＣＤ転送チャンネル４やフ
ォトダイオード９の極近傍に局所的な高濃度ｐ型領域が
形成されるために、種々の問題が発生する。

【０００５】まず、読み出し駆動電圧の劣化について図
３、図４を用いて説明する。図３は従来例での信号読み
出し側領域８５の拡大断面図である。領域３３は、ＣＣ
Ｄ転送チャンネル４の直下のｐ型領域を示している。位
置３７を端とするｐ型領域３３は、図８の従来例でのｐ
型領域８３と同じである。一点鎖線３６は、フォトダイ
オード９からＣＣＤ転送チャンネルに向かって形成され
る信号読み出しチャンネルである。その他の番号で示す
部位は、図８の従来例のＣＣＤ固体撮像素子の一画素部
の断面構造模式図で、或いは、発明の実施の形態の項で
説明してあるものと同じである。

【０００６】図４に従来例での信号電荷転送方向に対し
て垂直、且つＣＣＤ転送チャンネルの真ん中を通り、ｎ
型半導体基板１の深さ方向８４に沿った不純物分布を示
す。実線４１は、不純物分布である。ｐ型領域８３のピ
ーク濃度を濃度４２で示す。ｐ型領域８３の領域の厚さ
を幅４３に示す。

【０００７】一次元不純物分布４１に示すようにｐ型領
域８３は、高濃度で局所的な分布になる。例えば、形成
ボロンドーズ量２.０×１０¹²ｃｍ^-2とした場合、ピー
ク濃度４２は、約３.８×１０¹⁶ｃｍ^-3、その領域の厚
さ４３は、約０.７μｍである。このため、信号読み出
し時に、ゲート電極８の電圧の上昇に伴うＣＣＤ転送チ
ャンネル４からの空乏層の広がりが阻害されるので、フ
ォトダイオード９からＣＣＤ転送チャンネル４に向かう
信号読み出しチャンネル３６は形成されにくくなる。こ
れによって、読み出し駆動電圧の上昇が起こり、残像が
発生する。

【０００８】次に、スミア特性の劣化について表１、図
６、図８を用いて示す。表１に従来例での３次元光デバ
イスシミュレーションの結果を示す。図６に非読み出し
側領域８６における従来例での３次元光デバイスシミュ
レーションより得られた電位分布とスミア拡散電流の模
式図を重ねて示す。３次元光デバイスシミュレータを用
いて、入射光で逐次発生する電子−正孔対を含みなが
ら、電位、電子、正孔を過渡解析で解くことによりフォ
トダイオード９に蓄積される信号電荷、ＣＣＤ転送チャ
ンネル４に蓄積されるスミア電荷を求めることができ
る。破線７８は、ＣＣＤ転送チャンネル４のスミア電荷
捕獲領域を示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】表１の３次元光デバイスシミュレーション
結果に示すように、スミアは、非読み出し側８６からの
成分が０.０７６８％あり、読み出し側８５からの成分
が０.０２０％である。非読み出し側８６のスミア成分
は、読み出し側８５の成分より約４倍大きく、スミア劣
化は、非読み出し側８６の構造に起因する。侵入してき
た信号電荷をＣＣＤ転送チャンネル４に吸い込みスミア
としてしまうスミア電荷捕獲領域は、ＣＣＤ転送チャン
ネル４の周辺の電位の山に沿って形成され、フォトダイ
オード９とＣＣＤ転送チャンネル４の間をほぼ２等分す
るように形成される。従来例では、非読み出し側８６
で、ｐ型領域８３はフォトダイオード９の近くに形成さ
れるので、実効的なフォトダイオード９とＣＣＤ転送チ
ャンネル４の分離距離は長くなる。そのため、ＣＣＤ転
送チャンネル４の周辺の電位の山は、ＣＣＤ転送チャン
ネル４から遠くなり、スミア電荷捕獲領域は破線７８で
囲まれた大きな領域となる。よって、スミア特性は、読
み出し側で劣化する。

【００１１】また、従来の製造方法では、ＣＣＤ転送チ
ャンネル４とｐ型領域８３を別々のマスクで形成するの
で、マスク合わせのばらつきを必然的に有する。このた
め、マスク合わせばらつきに起因する読み出し駆動電
圧、スミア、飽和特性の変動が生じる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のＣＣＤ固体撮像素子は、半導体基板表面に
選択的に形成されたｎ型拡散層と、前記半導体基板の前
記ｎ型拡散層の直下部に位置し、それぞれの端が前記ｎ
型拡散層の両端の位置と等しくなるように形成されたｐ
型拡散層を有する。

【００１３】これによって、読み出し駆動電圧の低電圧
化、スミアの低減化、高い飽和特性が維持できる。

【００１４】また、この課題を解決するために、本発明
の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板内の所定の領
域に注入マスクを形成する工程と、前記注入マスクを用
いて、所定の領域にｐ型領域を形成する工程と、前記注
入マスクを用いて、前記半導体基板表面側に第一のｎ型
領域を形成する工程とを有する。

【００１５】これによって、製造工程での注入マスクの
合わせばらつきに起因する特性変動をなくすことができ
ることと、製造コストの削減が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１に本発明の一実施の形態であるＣＣＤ
固体撮像素子の一画素部の断面構造模式図を示す。図１
において、ｎ型半導体基板１の上に低濃度なｐ型ウェル
２が形成されている。ｐ型ウェル２は、ブルーミングを
抑制するために、約１×１０ ¹⁶ｃｍ^-3以下の濃度に設定
されている。この濃度に設定することで、ｎ型Ｓｉ基板
１に印加する電圧を１５Ｖ以下にでき、また電子シャッ
ター時の縦抜き電圧を２０Ｖ以下とすることができる。
フォトダイオードは、ｐ型ウェル２の深部に選択的に形
成されたｎ型領域９である。暗電流をなくすために、ｎ
型のフォトダイオード領域９の上部のｎ型半導体基板１
の表面に選択的に高濃度ｐ型領域１０が形成されてい
る。ＣＣＤ転送チャンネルは、ｐ型ウェルのｎ型半導体
基板１の表面に選択的に形成されたｎ型領域４である。
分離のためのｐ型領域６は、フォトダイオードのｎ型領
域９とｎ型領域４との間を結ぶように、ｐ型ウェル２の
表面部に選択的に形成されている。ｎ型領域４と接する
ｐ型領域６の形成されている領域は、信号電荷非読み出
し側である。信号電荷非読み出し側領域を破線領域１６
で示す。分離、及び読み出し駆動電圧制御のためのｐ型
領域７は、ｐ型領域６と接していない端でｎ型領域４に
接し、ｎ型領域９との間を結ぶように、ｐ型ウェル２の
表面部に選択的に形成されている。ｎ型領域４に接する
ｐ型領域７の形成されている領域は、信号電荷読み出し
側である。信号電荷読み出し側領域を破線領域１５で示
す。ｐ型領域３は、ｐ型ウェル２の内部で、ＣＣＤ転送
チャンネル４の直下部に位置し、その両端は、ｎ型領域
４の両端の位置に等しく、ｐ型領域６とｐ型領域７とで
ｎ型領域４を取り囲むように形成されている。ｐ型領域
３は、ｎ型のＣＣＤ転送チャンネル４とｎ型半導体基板
１とを分離する領域である。加えて、ｐ型領域３は、そ
れぞれの端をｎ型領域４の両端の位置と等しくすること
により、信号読み出しチャンネルの厚さを拡大して、読
み出し駆動電圧の低減を図るための領域である。また、
フォトダイオード、基板からの空乏層を拡大させてＣＣ
Ｄ転送チャンネルへ吸い込まれていたスミア電荷をフォ
トダイオード、基板へ流すことによりスミア特性の向上
を図る領域も兼ねている。ｎ型半導体基板１の表面に、
表面被膜のためのゲート絶縁膜５が形成されている。そ
の上の所定領域にゲート電極８が形成されている。さら
にその上で、基板全体に絶縁膜１１が形成されている。
また、その上に、フォトダイオード以外の領域に光が入
射し発生するスミアをなくすために遮光膜１２が設けら
れている。遮光膜１２は、アルミニウム（ＡＬ）膜や、
さらに遮光性の良好な高融点金属であるチタン（Ｔ
ｉ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、タングステ
ン（Ｗ）膜を使用することができる。さらに全面に保護
膜１３が形成されている。１４は、信号電荷転送方向に
対して垂直、且つＣＣＤ転送チャンネルの真ん中を通
り、ｎ型半導体基板１の深さ方向を示す。

【００１８】以上のように構成されたＣＣＤ固体撮像装
置について、以下にその特性向上の原理を示す。図１の
本実施の形態、図８の従来例での構造断面図に記載され
た番号の同じ構造領域の形成条件はすべて等しいとして
説明を行う。

【００１９】初めに、図３を用いて、信号読み出し側領
域に起因する読み出し駆動電圧の低減、飽和特性の維持
について説明する。

【００２０】図３に本実施の形態、従来例での信号読み
出し側領域１５、８５の拡大断面図を示す。領域３３
は、ＣＣＤ転送チャンネル４の直下のｐ型領域を示して
いる。位置３９、３８、３７は、それぞれｐ型領域３３
の端の位置を示す。例えば、信号読み出し側領域のｐ型
領域３３の端の位置が位置３８にあれば、本実施の形態
でのｐ型領域３と同じである。また、位置３７にあれ
ば、従来例でのｐ型領域８３と同じである。フォトダイ
オード９からＣＣＤ転送チャンネル４に向かう一点鎖線
３６は、信号読み出しチャンネルである。従来例、本実
施の形態での信号読み出しチャンネルの厚みをそれぞれ
実線３４、３５に示す。高濃度ｐ型領域１０、ｐ型領域
３３は、０Ｖが印加されており、信号読み出しチャンネ
ル３６形成時のその厚みは、説明の便宜上、高濃度ｐ型
領域１０、ｐ型領域３３のｎ型半導体基板１の深さ方向
の中点をそれぞれ結ぶ間に形成されるとして模式的に示
す。図３のその他の番号で示される構造領域は、図１、
図８に示すものと同じである。

【００２１】信号読み出し時には、フォトダイオード９
からＣＣＤ転送チャンネル４に向かって、信号読み出し
チャンネル３６が形成される。読み出し駆動電圧に関係
する信号読み出し効率は、以下の式で表される。

【００２２】信号読み出し効率∝１／（チャンネル長）
×（チャンネル幅）×（チャンネルの厚み）ｐ型領域３３の端の位置３７（従来例でのｐ型領域８３
と同じ。）の場合には、信号電荷読み出しチャンネル３
６は、実線３４の間に形成され、これがチャンネルの厚
みになる。ｐ型領域３３の端の位置３８（本実施の形態
でのｐ型領域３と同じ。）の場合には、チャンネルの厚
みは、実線３５となる。三平方の定理から考えてチャン
ネルの厚みは、ｐ型領域３３の端を位置３７から位置３
８へ移動することにより、実線３４から実線３５へ拡大
する。これによって、信号読み出し効率は向上し、読み
出し駆動電圧の低減を図ることが出来る。ｐ型領域３３
の端を位置３９に移動すると、前述と同様にチャンネル
の厚みが拡大し、さらに読み出し駆動電圧の低減を図る
ことができる。しかし、その一方で、ＣＣＤ転送チャン
ネル４をｐ型領域７、ｐ型領域３３で取り囲むことがで
きなくなるために、ＣＣＤ転送チャンネル４とｎ型半導
体基板１との分離ができなくなり、ＣＣＤとしての動作
不良を起こす。

【００２３】また、ｐ型領域３３の端の位置３７（従来
例でのｐ型領域８３と同じ。）から位置３８（本実施の
形態でのｐ型領域３と同じ。）に移動すると、読み出し
前のＣＣＤ転送チャンネル４とフォトダイオード９の分
離は弱くなり、パンチスルーが起こりやすくなるが、ｐ
型領域７の幅、信号読み出し側１５でのＣＣＤ転送チャ
ンネル４とフォトダイオード９の間の距離を調整するこ
とにより、パンチスルーを防ぐことができ、高い素子飽
和を維持できる。ｐ型領域７の濃度は変更しないので、
読み出し駆動電圧の増大は起こらない。

【００２４】次に、図５、図６、図７、表１を用いて、
信号非読み出し側領域に起因するスミアの低減、飽和特
性の維持について説明する。

【００２５】図５に本実施の形態、従来例での構造の非
読み出し側領域１６、８６の拡大断面図を示す。領域５
３は、ＣＣＤ転送チャンネル４の直下のｐ型領域を示し
ている。位置５４、５５、５６は、ｐ型領域５３の端の
位置を示す。例えば、非読み出し側領域において、ｐ型
領域５３の端が位置５５にあれば、本実施の形態でのｐ
型領域３と同じである。また、位置５４にあれば、従来
例でのｐ型領域８３と同じである。図６、図７に非読み
出し側領域８６、１６における従来例、本実施の形態で
の３次元光デバイスシミュレーションより得られた電位
分布とスミア拡散電流の模式図を重ねて示す。３次元光
デバイスシミュレータの内容については、発明が解決し
ようとする課題の項で説明してある。矢印７１は、入射
光を示す。矢印７２、７３、７４は、入射光７１によっ
て発生し放射状に拡散する電子電流をそれぞれ示す。矢
印７５、７６は、ＣＣＤ転送チャンネル４に吸い込まれ
るスミア電子電流をそれぞれ示す。矢印７７は、フォト
ダイオード９、ｎ型半導体基板１の深さ方向に吸い込ま
れる電子電流を示す。破線７８は、ＣＣＤ転送チャンネ
ル４のスミア電荷捕獲領域を示しており、ＣＣＤ転送チ
ャンネル４の周り電位の山に相当し、フォトダイオード
９とＣＣＤ転送チャンネル４の間をほぼ二等分する領域
に形成される。図５、図６、図７のその他の番号の構造
領域は、図１、図８に示すものと同じである。表１に本
発明の一実施の形態、従来例での３次元光デバイスシミ
ュレーションにより得られた読み出し側、非読み出し側
に起因するスミア値、及び素子全体のスミア値を示す。

【００２６】ｐ型領域５３の端を位置５４（従来例での
ｐ型領域８３と同じ。）から位置５５（本実施の形態で
のｐ型領域３と同じ。）に移動すると、ｐ型領域５３か
らの不純物拡散が弱まり、ｐ型領域６下部のｐ型不純物
濃度が低下する。このため、図７に示すように非読み出
し側１６で、フォトダイオード９が、ＣＣＤ転送チャン
ネル４に近づくことにより、実効的なＣＣＤ転送チャン
ネル４とフォトダイオード９の間の距離が減少する。こ
れに伴って、図６の従来例と比べて本実施の形態の結果
では、ＣＣＤ転送チャンネル４の周りの電位の山も、Ｃ
ＣＤ転送チャンネル４に近づく。これにより、本実施の
形態では、スミア電荷捕獲領域７８は、従来例と比べて
小さくできる。また、実効的なＣＣＤ転送チャンネル４
とフォトダイオード９の間の距離が小さくなるために、
図６の従来例の結果と比べて、ｐ型領域６下部のｐ型領
域３は空乏化し始め、位置７０を境に電位勾配がフォト
ダイオード９、ｎ型半導体基板１の深さ方向に向かって
形成できる。

【００２７】以上の２つの内容から、入射光７１によっ
て発生し放射状に拡散する電子電流のうちの電子電流７
４は、ほとんどフォトダイオード４やｎ型半導体基板１
の深部方向に流れる電子電流７７になる。ＣＣＤ転送チ
ャンネル４へ吸い込まれるスミア電子電流７６は、図６
の従来例の場合と比べて約１／６に低減でき、素子とし
ての全体のスミアは、表１の結果より約２３％の低減が
できる。ｐ型領域５３の端を位置５６に移動すると、前
述と同様にＣＣＤ転送チャンネル４のスミア捕獲領域を
小さくでき、スミア低減を図ることができる。しかし、
ＣＣＤ転送チャンネル４をｐ型領域６、ｐ型領域５３で
取り囲むことができなくなるので、ＣＣＤ転送チャンネ
ル４とｎ型半導体基板１との分離ができなくなり、ＣＣ
Ｄとして動作不良を起こす。

【００２８】また、図７のシミュレーション結果では、
位置７０での電位は−０.２Ｖであるので、パンチスル
ーは起こらず飽和特性の劣化はない。パンチスルーが起
こりやすくなる場合には、ｐ型領域６の濃度、信号非読
み出し側１６でのＣＣＤ転送チャンネル４とフォトダイ
オード９の間の距離を調整することにより、パンチスル
ーを防ぐことができ、高い素子飽和を維持できる。

【００２９】以上のように本実施の形態によれば、半導
体基板表面に選択的に形成されたｎ型拡散層と、前記半
導体基板の前記ｎ型拡散層の直下部に位置し、それぞれ
の端が前記ｎ型拡散層の両端の位置と等しくなるように
形成されたｐ型拡散層を有することにより読み出し駆動
電圧の低電圧化、スミアの低減化、高い飽和特性を維持
することができる。

【００３０】図２に本発明の一実施の形態であるＣＣＤ
固体撮像素子の製造工程の断面模式図を示す。

【００３１】図２（ａ）で、ｎ型半導体基板１にｐ型ウ
ェル２を形成する。この時、ｐ型ウェル２は、ブルーミ
ングを抑制するために、１×１０¹⁶ｃｍ^-3以下の濃度に
設定されている。図２（ｂ）で、フォトレジストを塗
布、露光、現像してフォトレジストマスク２１を形成す
る。その後、フォトレジストマスク２１を用いて、ｐ型
ウェル２の所定領域にボロンを１００ｋｅＶ以上の加速
エネルギーでイオン注入し、ｐ型領域３を形成する。次
に、図２（ｃ）で、そのままフォトレジストマスク２１
を用い、リン、又は、ヒソ、あるいは、両方の不純物種
をイオン注入し、ＣＣＤ転送チャンネル４をｐ型ウェル
２領域内のｐ型領域３のｎ型半導体基板１の表面に形成
する。図２（ｄ）で、フォトレジストマスク２１を除去
した後、ゲート絶縁膜５を形成する。次に、フォトレジ
ストをマスクとし、ボロンをイオン注入して、分離のた
めのｐ型領域６、読み出しゲート電圧制御のためのｐ型
領域７を、ｎ型ＣＣＤ転送チャンネル４、ｐ型領域３に
接するように形成する。その後、転送ゲート電極８を形
成し、ゲート電極８のパターンを形成するレジストマス
ク、及びゲート電極８とセルフアライメントで、リンを
２００ｋｅＶ以上の加速エネルギーでイオン注入するこ
とにより、ｎ型フォトダイオード９を形成する。続い
て、フォトダイオード表面の高濃度ｐ型領域１０を形成
する。最後に、図２（ｅ）で、絶縁膜１１と遮光膜１２
と保護膜１３をこの順序で形成して、ＣＣＤ固体撮像素
子を製造する。

【００３２】以上のような手順で実施されるＣＣＤ固体
撮像装置の製造方法について、以下にその利点を示す。

【００３３】図２で示した本実施の形態での製造工程で
は、ＣＣＤ転送チャンネル４、ｐ型領域３は、同じフォ
トレジストマスク２１で形成するので、ＣＣＤ転送チャ
ンネル４とｐ型領域３の両端の位置を常に合わせること
ができる。そのため、これら領域を形成するためのマス
ク合わせばらつきに起因する読み出し駆動電圧、飽和特
性、スミア特性の変動をなくすことができる。加えて、
図２で示した本実施の形態での製造工程では、ＣＣＤ転
送チャンネル４とｐ型領域３は、同じフォトレジストマ
スク２１で形成するので、ＣＣＤ転送チャンネル４とｐ
型領域３を別々のマスクで作製していた従来例の製造方
法と比較して製造コストの削減ができる。

【００３４】また、読み出し駆動電圧、スミア特性、飽
和特性は、先に述べたようにｐ型領域３の端の位置だけ
でなく、形成濃度、深さ方向の位置に大きく左右される
ために、ボロンを１００ｋｅＶ以上の加速エネルギーで
イオン注入する必要がある。さらに、これら特性は、Ｃ
ＣＤ転送チャンネル４とフォトダイオード９の間の距離
だけでなく、フォトダイオード９の形成濃度、深さ方向
の位置に大きく左右されるために、リンを２００ｋｅＶ
以上の加速エネルギーでイオン注入する必要がある。

【００３５】以上のように本実施の形態によれば、半導
体基板内の所定の領域に注入マスクを形成する工程と、
前記注入マスクを用いて、所定の領域にｐ型領域を形成
する工程と、前記注入マスクを用いて、前記半導体基板
表面側に第一のｎ型領域を形成することにより、製造工
程での注入マスクの合わせばらつきに起因する特性変動
をなくすこと、製造コストの削減をすることができる。

【００３６】なお、以上の発明において、ｎ型フォトダ
イオード領域９をゲート電極８を形成した後、セルフア
ライメントで注入したが、ＣＣＤの構造には影響を与え
ないので、ゲート絶縁膜５を形成する直前にフォトレジ
ストをマスクとして行ってもよい。

【００３７】また、以上の発明では、ｐ型領域３を形成
してから、ＣＣＤ転送チャンネル４を形成しているが、
順序を変えてＣＣＤ転送チャンネル４を先に形成しても
よい。

【００３８】

【発明の効果】本発明により、読み出し駆動電圧の低電
圧化、スミアの低減ができ、高い飽和特性を維持し、製
造工程での注入マスクの合わせばらつきに起因するこれ
らの特性の変動がなく、製造コストの削減を容易に実現
するＣＣＤを有する固体撮像装置を作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるＣＣＤ固体撮像素子
の一画素部の断面構造模式図

【図２】本発明の実施の形態であるＣＣＤ固体撮像素子
の工程順断面模式図

【図３】信号読み出し側領域１５、８５の拡大断面図

【図４】信号電荷転送方向に対して垂直、且つＣＣＤ転
送チャンネルの真ん中を通り、ｎ型半導体基板１の深さ
方向１４、８４に沿った不純物分布図

【図５】非読み出し側領域１６、８６の拡大断面図

【図６】非読み出し側領域８６における従来例での３次
元光デバイスシミュレーションより得られた電位分布図
とスミア拡散電流の模式図

【図７】非読み出し側領域１６における本発明の実施の
形態での３次元光デバイスシミュレーションより得られ
た電位分布図とスミア拡散電流の模式図

【図８】従来例のＣＣＤ固体撮像素子の一画素の断面模
式図

【符号の説明】

１ｎ型半導体基板２ｐ型ウェル３、６、７ｐ型領域４ＣＣＤ転送チャンネルｎ型領域５ゲート絶縁膜８ゲート電極９フォトダイオードｎ型領域１０高濃度ｐ型領域１１絶縁膜１２遮光膜１３保護膜１４信号電荷転送方向に対して垂直、且つＣＣＤ転送
チャンネルの真ん中を通り、ｎ型半導体基板１の深さ方
向１５信号電荷読み出し側領域１６信号電荷非読み出し側領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板表面に選択的に形成されたｎ
型拡散層と、前記半導体基板の前記ｎ型拡散層の直下部
に位置し、端が前記ｎ型拡散層の端の位置と等しくなる
ように形成されたｐ型拡散層とを有することを特徴とす
る固体撮像装置。
【請求項２】半導体基板表面に選択的に形成されたｎ
型拡散層と、前記半導体基板の前記ｎ型拡散層の直下部
に位置し、それぞれの端が前記ｎ型拡散層の両端の位置
と等しくなるように形成されたｐ型拡散層とを有するこ
とを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】半導体基板表面に選択的に形成されたｎ
型拡散層と、前記半導体基板の前記ｎ型拡散層の直下部
に位置し、それぞれの端が前記ｎ型拡散層の両端の位置
と等しく、前記ｎ型半導体基板表面で前記ｎ型拡散層の
両端部分にそれぞれ形成された第一のｐ型拡散層、およ
び第二のｐ型拡散層で前記ｎ型拡散層を取り囲むように
形成されたｐ型拡散層を有することを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項４】半導体基板上に形成されたｐ型ウェル内
の前記半導体基板深部に選択的に形成された光電変換部
であるｎ型拡散層を有することを特徴とする請求項１〜
請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】半導体基板内の所定の領域に注入マスク
を形成する工程と、前記注入マスクを用いて、所定の領
域にｐ型領域を形成する工程と、前記注入マスクを用い
て、前記半導体基板表面側に第一のｎ型領域を形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】半導体基板内の所定の領域に注入マスク
を形成する工程と、前記注入マスクを用いて、所定の領
域にｐ型領域を形成する工程と、前記注入マスクを用い
て、前記半導体基板表面側に第一のｎ型領域を形成する
工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ｎ型領域
上部で前記ゲート絶縁膜上に転送ゲート電極を形成する
工程と、前記半導体基板内の所定の領域に第二のｎ型拡
散層を形成する工程と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７】第一のｎ型領域が、ＣＣＤ転送チャンネ
ルであり、第二のｎ型領域が光電変換を行うフォトダイ
オードであることを特徴とする請求項５、または請求項
６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】半導体基板内の所定の領域に注入マスク
を形成する工程と、前記注入マスクを用いて、所定の領
域にｐ型領域を形成するイオン種を１００ｋｅＶ以上の
加速エネルギーでイオン注入する工程と、前記注入マス
クを用いて、前記半導体基板表面側に第一のｎ型領域を
形成する原子またはイオン種を導入する工程と、ゲート
絶縁膜を形成する工程と、前記ｎ型領域上部で前記ゲー
ト絶縁膜上に転送ゲート電極を形成する工程と、前記半
導体基板内の所定の領域に第二のｎ型領域を形成する原
子またはイオン種を導入する工程と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９】半導体基板内の所定の領域に注入マスク
を形成する工程と、前記注入マスクを用いて、所定の領
域にｐ型領域を形成する原子またはイオン種を導入する
工程と、前記注入マスクを用いて、前記半導体基板表面
側に第一のｎ型領域を形成する原子またはイオン種を導
入する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ｎ
型領域上部で前記ゲート絶縁膜上に転送ゲート電極を形
成する工程と、前記半導体基板内の所定の領域に第二の
ｎ型領域を形成するイオン種を２００ｋｅＶ以上の加速
エネルギーでイオン注入する工程と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】第一のｎ型領域がＣＣＤ転送チャンネ
ルであり、第二のｎ型領域が光電変換を行うフォトダイ
オードであることを特徴とする請求項８、または請求項
９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】注入マスクがフォトレジストを露光す
ることによって形成されることを特徴とする請求項５〜
請求項１０のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方
法。