JPH1168077A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光画素部の表面における結晶欠陥や汚染等
が原因で画像欠陥が発生するが、これを抑制するための
逆導電型の不純物層を画素部の表面に形成すると、この
イオン注入により結晶欠陥が発生して新たな画像欠陥を
招いていた。 【解決手段】 Ｎ型半導体基板７に形成され、光を照射
されて信号電荷を生成して蓄積するＮ型感光画素部４、
感光画素部４の表面部分に形成されたＰ型画素表面不純
物層４１及び４２、半導体基板７の表面部分において感
光画素部４と所定間隔を空けて形成され、感光画素部４
において蓄積された信号電荷を与えられて転送する電荷
転送部５ａ、感光画素部４と電荷転送部５ａとの間に形
成され感光画素部４において蓄積された信号電荷を電荷
転送部５ａへ移すフィールドシフトゲート９を備え、画
素表面不純物層４１及び４２は、不純物濃度が高く浅く
形成されたＰ型の第１の画素表面不純物層４１と、不純
物濃度が低く深く形成されたＰ型の第２の画素表面不純
物層４２とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置とそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体撮像装置における感光画素部
周辺の縦断面構造を図６に示す。Ｎ型半導体基板７の表
面近傍に感光画素部４が設けられ、隣接するようにＰウ
エル層６ａ内に形成されたＮ型不純物領域から成る電荷
転送部５ａが設けられている。感光画素部４は、Ｎ型不
純物領域から成る複数の感光画素が紙面に向かって垂直
方向に配置され、光を照射されて信号電荷を発生し蓄積
する。電荷転送部５ａは、それぞれの感光画素から発生
した信号電荷を与えられ、転送電極２ａに与えられる転
送クロックのタイミングに従い紙面に向かって垂直方向
に転送していく。ここで、感光画素部４と、この感光画
素部４が発生した信号電荷を与えられる電荷転送部５ａ
との間には、Ｐ型不純物領域から成るフィールドシフト
ゲート９が設けられている。また、図示されていない図
中左方向に位置する他の感光画素部から信号電荷を与え
られるＰ型ウエル層６ｂ内に形成された電荷転送部５ｂ
と感光画素部４との間には、信号電荷が混入しないよう
にＰ⁺ 型不純物層から成る素子分離層１０が形成されて
いる。さらに、Ｎ型半導体基板７の深部には感光画素部
４で生成した余剰電荷を掃き出すためのＰ型不純物層８
が設けられている。

【０００３】電荷転送部５ａにより垂直方向に転送され
てきて垂直ＣＣＤレジスタの最下部まで到達した信号電
荷は、図示されていない水平レジスタから成る電荷転送
部によって水平方向に転送されていき、さらに図示され
ていない出力部から外部に出力される。

【０００４】感光画素部４はＮ型不純物層により形成さ
れており、その感光画素部４の表面にはＰ⁺ 型不純物層
から成る画素表面不純物層３が形成されている。すなわ
ち感光画素部４が設けられている半導体基板７の表面に
結晶構造の乱れや汚染があると、感光画素部４において
発生する信号電荷に点欠陥が生じる。そこで、感光画素
部４の表面部分には、感光画素部４の空乏層が基板表面
まで延びてこないように、感光画素部４のＮ型不純物層
とは逆導電型のＰ⁺ 型不純物層から成る画素表面不純物
層３が形成されている。

【０００５】ここで、感光画素部４はＮ型不純物を高加
速度でイオン注入することによって、基板７の表面から
深い領域に形成される。画素表面不純物層３は、Ｐ型不
純物イオンを低加速度かつ高ドーズ量によりイオン注入
することにより基板表面付近に高濃度で形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の固体撮
像装置には次のような問題があった。感光画素部４から
の空乏層の延びが基板表面まで延びないようにするため
には、画素表面不純物層３を比較的高濃度で不純物イオ
ンを注入する必要がある。ところが、高濃度でイオン注
入を行うと、感光画素部４の基板表面の結晶欠陥の数が
増大し、新たな画像欠陥を招く結果となる。

【０００７】図７に、ボロンイオン（Ｂ⁺ ）をドーズ量
２．０×１０¹⁴（cm^-3）、加速電圧４５ｋｅＶで注入し
て画素表面不純物層３を形成したときのＰ型不純物プロ
ファイルを線Ｌ１２として示し、感光画素部４のＮ型不
純物プロファイルを線Ｌ１３として示し、さらに画素表
面不純物層３を形成するときのイオン注入により発生し
た結晶欠陥の数（ダメージ分布）を線Ｌ１１として示
す。不純物イオンを注入すると、イオンが基板内に入る
過程で基板を構成する結晶の原子核と衝突しながら結晶
内部を進んでいく。この時に、イオンが原子核を弾き飛
ばすために結晶欠陥が生じる。そして、イオンが結晶内
部を進んでいくうちに、同時に運動エネルギを放出して
いき、イオンの速度が低下してある運動エネルギ以下に
なると結晶欠陥を生じさせなくなり、やがて基板内部で
停止する。このため、線Ｌ１１に示された結晶欠陥の数
のピークは、線Ｌ１２に示された画素表面不純物層３の
不純物濃度のピークよりも基板表面から浅い位置に存在
する。また、このときの感光画素部４の空乏層は基板表
面から約０．２８μｍの位置まで拡がる。

【０００８】従って、結晶欠陥の数を減らすには、加速
電圧を２５ｋｅＶというように低く設定することが考え
られる。これにより、図８に示されるように、線Ｌ２２
で表された画素表面不純物層３の不純物濃度のピークが
基板８の表面部分に位置し、線Ｌ２１で表された結晶欠
陥の数のピークが基板表面上の絶縁膜１の内部に位置す
るようになる。このときの感光画素部４の空乏層は基板
表面から約０．２３μｍの位置まで拡がる。

【０００９】しかし、この方法では不純物イオンを注入
するときの加速度が低くなり、絶縁膜１の膜厚のばらつ
きにより画素表面不純物層３の形成が不安定になりやす
く、その結果として特性のばらつきや歩留まりの低下を
招くことになる。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、感光画素部の基板表面の結晶欠陥や汚染等が原因
となって生じる画像欠陥を低減し、かつ製造プロセスの
ばらつきに対しても安定した特性が得られる固体撮像装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板に形成され、光を照射されて信号電荷を
生成して蓄積する一導電型の感光画素部と、前記感光画
素部の表面部分に形成された逆導電型の画素表面不純物
層と、前記半導体基板に前記感光画素部と所定間隔を空
けて形成され、前記感光画素部に蓄積された信号電荷を
与えられて転送する電荷転送部と、前記感光画素部と前
記電荷転送部との間に形成され、前記感光画素部に蓄積
された信号電荷を前記電荷転送部へ移すフィールドシフ
トゲート領域とを備え、前記画素表面不純物層は、第１
の不純物濃度を有し第１の深さを有するように形成され
た逆導電型の第１の画素表面不純物層と、前記第１の不
純物濃度よりも低い第２の不純物濃度を有し前記第１の
深さよりも深い第２の深さを有するように形成された逆
導電型の第２の画素表面不純物層とを含むことを特徴と
する。

【００１２】ここで、前記感光画素部の表面部分におけ
る前記フィールドシフトゲート領域の近傍には前記第２
の画素表面不純物層が形成されていることが望ましい。

【００１３】あるいは、本発明の固体撮像装置は、半導
体基板に形成され、光を照射されて信号電荷を生成して
蓄積する一導電型の感光画素部と、前記感光画素部の表
面部分に形成された逆導電型の画素表面不純物層と、前
記半導体基板に前記感光画素部と所定間隔を空けて形成
され、前記感光画素部に蓄積された信号電荷を与えられ
て転送する電荷転送部と、前記感光画素部と前記電荷転
送部との間に形成され、前記感光画素部に蓄積された信
号電荷を前記電荷転送部へ移すフィールドシフトゲート
領域とを備え、前記画素表面不純物層は、加速電圧及び
不純物イオン注入量を変えて少なくとも２回不純物イオ
ン注入を行い形成されることを特徴とする。

【００１４】前記半導体基板の表面上に形成された絶縁
膜をさらに備え、この絶縁膜の内部に、前記画素表面不
純物層を形成するためのイオン注入により生じた結晶欠
陥の密度が最大となる箇所が存在することが望ましい。

【００１５】本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導
体基板の表面部分の所定領域に一導電型の不純物をイオ
ン注入し、電荷転送部を形成する工程と、前記半導体基
板の表面部分における前記電荷転送部に隣接する領域に
逆導電型の不純物をイオン注入し、フィールドシフトゲ
ート領域を形成する工程と、前記半導体基板の表面部分
における前記フィールドシフトゲート領域に隣接する領
域に一導電型の不純物イオンを注入し、感光画素部を形
成する工程と、前記感光画素部の表面部分に逆導電型の
不純物イオンを注入し、第１の不純物濃度を有し第１の
深さを有する第１の画素表面不純物層を形成する工程
と、前記感光画素部の表面部分に逆導電型の不純物イオ
ンを注入し、前記第１の不純物濃度よりも低い第２の不
純物濃度を有し前記第１の深さよりも深い第２の深さを
有する第２の画素表面不純物層を形成する工程とを備え
ることを特徴とする。

【００１６】ここで、前記感光画素部の表面部分におけ
る前記フィールドシフトゲート領域の近傍は、前記第１
の画素表面不純物層は存在せず前記第２の画素表面不純
物層が存在するように、前記第１及び第２の画素表面不
純物層がそれぞれ形成されるのが望ましく、また、前記
半導体基板の表面上に絶縁膜を形成する工程をさらに備
え、前記第１の画素表面不純物層を形成するために不純
物イオンを注入する工程では、前記絶縁膜の内部にイオ
ン注入により生じた結晶欠陥の密度が最大となる箇所が
存在するようにイオン注入の条件が設定されることが望
ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１８】本発明の第１の実施の形態による固体撮像
装置は図１に示されるような構成を備えている。図６に
示された従来の固体撮像装置と比較し、感光画素部４の
表面に形成された画素表面不純物層が２重構造である点
で相違する。従来の固体撮像装置では、上述したよう
に、感光画素部４の空乏層が表面まで延びてこないよう
に、感光画素部４とは導電型が異なるＰ⁺ 型不純物層か
ら成る画素表面不純物層３が形成されている。しかし、
画素表面不純物層３を形成するためのイオン注入により
新たな結晶欠陥が生じて画像欠陥の原因となっていた。

【００１９】これに対し、第１の実施の形態では、感光
画素部４の表面部分には、高い不純物濃度を有する浅く
形成された画素表面不純物層４１と、低い不純物濃度を
有する深く形成された画素表面不純物層４２とが形成さ
れている。

【００２０】図５に、本実施の形態における画素表面不
純物層４１及び４２によるＰ型不純物プロファイルを線
Ｌ２として示し、感光画素部４のＮ型不純物プロファイ
ルを線Ｌ３として示し、画素表面不純物層４１及び４２
を形成するときのイオン注入により発生した結晶欠陥の
分布を線Ｌ１として示す。

【００２１】Ｐ型プロファイルは、画素表面不純物層が
層４１及び４２から成る２重構造で構成されているた
め、線Ｌ２で示されたように、不純物濃度が２段階で変
化する。また結晶欠陥は、従来の装置の不純物プロファ
イルを示した図７と比較し、基板表面に近く分布してい
ることがわかる。この原因は、以下のように考えられ
る。

【００２２】画素表面不純物層４１を形成するときのイ
オン注入では、ドーズ量は多いが加速電圧が低いので、
結晶欠陥の数が最大となるダメージピークの箇所はシリ
コン酸化膜１の内部に位置する。画素表面不純物層４２
を形成するときのイオン注入では、加速電圧は高いがド
ーズ量が少ないので、感光画素部４における結晶欠陥の
数の増加は表面近傍で僅かに増加するにとどまる。従っ
て、画素表面不純物層を形成するためのイオン注入によ
り生じる結晶欠陥の密度が最大となる箇所はシリコン酸
化膜１中に位置することになる。

【００２３】不純物濃度が高い画素表面不純物層４１が
存在することにより、感光画素部４における空乏層の延
びをより有効に抑制することができる。従って、空乏層
の最も基板表面に近い端（基板表面から約０．２７μ
ｍ）と、ノイズ発生源となる結晶欠陥の密度が高いシリ
コン酸化膜中の箇所（基板表面から約０．１０μｍ）と
の距離を長くとることができ、画像欠陥をより有効に抑
制することができる。

【００２４】また、不純物濃度が高い画素表面不純物層
４１が存在することで、感光画素部４の電荷蓄積量が増
加し、固体撮像装置としてのダイナミックレンジを広く
とることができる。

【００２５】さらに、画素表面不純物層３を一層で形成
する従来の装置では、低加速電圧で形成すると上述した
ようにシリコン酸化膜１の膜厚のばらつきにより画素表
面不純物層３全体の形成が不安定となりやすい。これに
対し、本実施の形態では比較的高加速電圧で画素表面不
純物層４２を形成するので、シリコン酸化膜１の膜厚に
依存せず安定した不純物層の形成が可能である。

【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態による固
体撮像装置の構成と、その製造方法について説明する。

【００２７】まず図２（ａ）のように、Ｎ型半導体基板
７の表面上に熱酸化法により摂氏約９００度で約２００
〜１０００オングストロームの膜厚のシリコン酸化膜１
を形成する。次に、高加速度でＰ型不純物をイオン注入
し、半導体基板７の深部にＰ型不純物層８を形成する。
このＰ型不純物層８は、後に形成する感光画素部におい
て生成された電荷のうち、画像信号の生成に寄与しない
過剰な電荷を基板７側に掃き出すために形成される。

【００２８】さらに、半導体基板７の表面近傍にＮ型不
純物領域から成る電荷転送部５ａ及び５ｂを形成する。
電荷転送部５ａ及び５ｂの間に、後述するように感光画
素部が形成される。電荷転送部５ａ及び５ｂは、それぞ
れ図中左側に隣接する感光画素部で生成された信号電荷
を与えられて紙面に垂直な方向に転送する。

【００２９】次いで、図２（ｂ）のように、Ｐ型不純物
層８と電荷転送部５ａ及び５ｂとの間に、Ｐ型不純物を
イオン注入してＰウエル層６ａ及び６ｂをそれぞれ形成
する。次に、電荷転送部５ｂの側面と、後述する感光画
素部とを電気的に分離するために、Ｐ⁺ 型素子分離層１
０を形成する。さらに、Ｐウエル層６ａの内部であっ
て、半導体基板７と電荷転送部５ａとの間に、Ｐ^- 型不
純物領域から成るフィールドシフトゲート領域９を形成
する。このフィールドシフトゲート領域９は、感光画素
部から電荷転送部５ａに信号電荷を移すものである。

【００３０】この後、シリコン酸化膜１の表面全体にＣ
ＶＤ法により多結晶シリコン膜を堆積する。感光画素部
の部分が除去されたレジスト膜をマスクとして多結晶シ
リコン膜をエッチングし、図２（ｃ）に示されたような
転送電極２ａ及び２ｂを形成する。この転送電極２ａ及
び２ｂとは、平面構造を示した図４にも示されたように
一体に形成されており、同一の転送パルスを印加され
る。

【００３１】続いて図２（ｄ）に示されたように、Ｎ^-
型半導体基板７の画素形成領域にＮ型不純物をイオン注
入し、感光画素部４を形成する。このイオン注入は、半
導体基板７の表面近傍に不純物のピークがくるように行
うと、この後に形成するＰ型画素表面層と打ち消し合っ
て感光画素部４において光電変換により発生する電荷が
減少し、さらに空乏層が基板表面近傍まで延びてノイズ
が発生することになる。そこで、不純物ピークが基板表
面よりも深くなるように加速度を高く設定する必要があ
る。

【００３２】さらに表面全体にレジストを塗布し、図２
（ｅ）のように感光画素部４の上部が除去されたレジス
ト膜５１を形成する。このレジスト膜５１をマスクとし
て、感光画素部４の表面近傍に、Ｐ型不純物をイオン注
入して画素表面不純物層４０を形成する。このときのイ
オン注入は、画素表面不純物層４０の厚さが薄く不純物
濃度が高くなるように、高いドーズ量でかつ低加速電圧
で行う。

【００３３】ここで、画素表面不純物層４０を形成する
ためのイオン注入により結晶欠陥が発生するが、この影
響をできるだけ小さくする必要がある。一般に、イオン
注入を行ったときの結晶欠陥の数のピークは、上述した
ように不純物濃度のピークよりも基板表面に近い浅い位
置に存在する。従って、結晶欠陥層のピークがシリコン
酸化膜１の内部に位置するように、かつ画素表面不純物
層４０が半導体基板７の表面近傍に安定して形成される
ように、シリコン酸化膜１の膜厚に応じて加速電圧を設
定する必要がある。例えば、シリコン酸化膜１の膜厚が
約１０００オングストロームであるとすると、加速度電
圧は２０〜３０ｋｅＶに設定するのが望ましい。

【００３４】また、レジスト膜５１は、隣接した図示さ
れていない他の感光画素部から信号電荷を受けて転送す
る転送電極２ｂの端部が露出し、さらに当該感光画素部
４から信号電荷を電荷転送部５ａに転送するフィールド
シフトゲート領域９の端部を越えて感光画素部４の一部
が覆われるように形成される。これにより、画素表面不
純物層４０の端部は素子分離層１０の端部に一致し、フ
ィールドシフトゲート領域９の端部から離れるように形
成される。

【００３５】次に、レジスト膜５１を除去し、図２
（ｆ）に示されるようなレジスト膜５２を形成する。こ
のレジスト膜５２をマスクとしてＰ型不純物をイオン注
入し、感光画素部４の上部領域でかつ上記画素表面不純
物層４２よりも深い位置に、画素表面不純物層４２より
も不純物濃度が低い画素表面不純物層４２を形成する。
この画素表面不純物層４２は、感光画素部４の表面を全
て覆う方がノイズの発生源を減少させるのに有効であ
る。そこで、転送電極２ａ及び２ｂとセルフアラインで
イオン注入を行い、転送電極２ａ及び２ｂの端部と画素
表面不純物層４２の端部とが一致するように、レジスト
膜５２の端部が転送電極２ａ及び２ｂの端部より後退す
るようにレジスト膜５２を形成する。このレジスト膜５
２は、画素領域以外の部分に不純物イオンが突き抜ける
のを防ぐために形成するものである。

【００３６】このように、本実施の形態では上記第１の
実施の形態による固体撮像装置と異なり、フィールドシ
フトゲート領域９の近傍には濃度が高い画素表面不純物
層４０は存在せず、不純物濃度が低い画素表面不純物層
４２が存在する。

【００３７】また、Ｎ型感光画素部４と、薄くかつ高濃
度のＰ型画素表面不純物層４０と、深くかつ低濃度のＰ
型画素表面不純物層４２を形成するときのイオン注入条
件は、感光画素部４で最適な信号電荷が生成され、かつ
ノイズ低減化を実現することができるように設定するの
が望ましい。この注入条件は、半導体基板７の抵抗値や
シリコン酸化膜１の膜厚を考慮する必要がある。

【００３８】例えば、Ｎ型半導体基板７の抵抗値が１０
オーム、シリコン酸化膜１の膜厚が１０００オングスト
ロームである場合、Ｎ型感光画素部を形成するためのＮ
型不純物（リンイオン（Ｐ⁺ ））のイオン注入条件は、
加速電圧６５０ｋｅＶ、ドーズ量は１．１×１０¹²（個
／cm² ）、Ｐ型画素表面不純物層４０を形成するための
Ｐ型不純物層（ボロンイオン（Ｂ⁺ ））のイオン注入条
件は、加速電圧２５ｋｅＶ、ドーズ量は９．０×１０¹⁴
（個／cm² ）、Ｐ型画素表面不純物層４２を形成するた
めのＰ型不純物層（ボロンイオン（Ｂ⁺ ））のイオン注
入条件は、加速電圧４５ｋｅＶ、ドーズ量は２．０×１
０¹³（個／cm² ）と設定してもよい。

【００３９】この後、層間絶縁膜、配線層、感光画素部
以外の領域を遮蔽するための光遮蔽膜などを形成して、
固体撮像装置を得ることができる。

【００４０】このような方法で製造された固体撮像装置
は、図４に示されたような平面構造、及び図４における
Ａ−Ａ線に沿う断面図である図３に示されたような縦断
面構造を備える。ここで、図４において画素４より発生
した信号電荷は、素子分離層１０が形成されていない図
中右側のシフトゲート領域９を経て電荷転送部５ａへ転
送される。そして、信号電荷は電荷転送部５ａにおける
転送電極２ａ１の下方に位置する領域から、転送パルス
により転送電極２ａ２の下方の領域へ転送され、以降図
中上方向へ向かって徐々に転送されていく。また、図示
されていない図中左に位置する感光画素部より発生した
信号電荷は、転送電極２ｂ１の下方の領域から転送電極
２ｂ２の下方の領域を経て上方へ向かって転送されてい
く。

【００４１】第２の実施の形態によれば、図１に示され
た上記第１の実施の形態による固体撮像装置と同様に、
感光画素部４の表面部分には、高い不純物濃度を有し深
さが浅い画素表面不純物層４０と、低い不純物濃度を有
し深さが深い画素表面不純物層４２とが形成されてい
る。

【００４２】本実施の形態によれば、上記第１の実施の
形態による固体撮像装置と同様な効果が得られる上に、
フィールドシフトゲート領域９の近傍に不純物濃度が低
い画素表面不純物領域４２が設けられていることで、以
下のような特有の効果が得られる。

【００４３】フィールドシフトゲート領域９の近傍に不
純物濃度の高い画素表面不純物領域４０が存在すると、
ポテンシャルバリアが高くなり、感光画素部４で蓄積さ
れた信号電荷が電荷転送部５へ転送される動作が不安定
になり、転送効率が低下する。即ち、感光画素部４に信
号電荷が残留してしまい、残像不良を招く結果となる。

【００４４】逆に、フィールドシフトゲート領域９の近
傍の画素表面不純物領域の不純物濃度が低すぎると、転
送を開始する前の信号電荷蓄積時に、感光画素部４から
電荷転送部５ａへと電荷が漏れ出して、ダイナミックレ
ンジを狭くすることになる。

【００４５】本実施の形態によれば、上述したようにフ
ィールドシフトゲート領域９の近傍には高濃度の画素表
面不純物層４０を形成せずに相対的に不純物濃度が低い
画素表面不純物層４２を形成している。このため、ポテ
ンシャルバリアを低くして転送効率を向上させることが
できるとともに、必要な不純物濃度を確保することでダ
イナミックレンジの低下を防止することが可能である。

【００４６】上述した実施の形態は一例であり、本発明
を限定するものではない。例えば、上記実施の形態で
は、Ｎ型感光画素部４を形成した後、Ｐ型画素表面不純
物層４１及び４２を順に形成している。しかし、この３
つの画素部４、不純物層４１、４２を形成する順序はい
ずれを先にしてもよい。

【００４７】また、上記実施の形態では、加速電圧及び
イオン注入量を変えて２回イオン注入を行い、２層構造
の画素表面不純物層を形成している。しかし、加速電圧
及びイオン注入量を変えて３回以上イオン注入を行い、
３層以上の構造を有する画素表面不純物層を形成しても
よい。この場合には、最も加速電圧が小さくかつ最も不
純物濃度が高い不純物層を基板表面に浅く形成し、この
ときのイオン注入によるダメージ領域のピークが基板表
面に形成された絶縁膜の内部に位置するように注入条件
を設定するのが望ましい。

【００４８】さらに、上記実施の形態では、Ｎ型半導体
基板に固体撮像装置を形成しているが、Ｐ型半導体基板
に形成してもよく、この場合はウエル及び不純物領域の
導電型をそれぞれ実施の形態のものと反転させればよ
い。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置及びその製造方法によれば、感光画素部の空乏層が
基板表面まで延びてこないように感光画素部の表面部分
に形成される逆導電型の画素表面不純物層が、高い不純
物濃度を有する浅い画素表面不純物層と、低い不純物濃
度を有する深い画素表面不純物層との２重構造で構成さ
れるため、結晶欠陥の数が最大となる箇所が絶縁膜中に
位置し、画素欠陥の発生を抑制することができるととも
に、不純物濃度が高い画素表面不純物層が感光画素部表
面に存在することで、感光画素部の電荷蓄積量が増加
し、固体撮像装置としてのダイナミックレンジを広くと
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置
の構成を示した素子の縦断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置
の製造方法を工程別に示した素子の縦断面図。

【図３】同第２の実施の形態による方法により製造され
た固体撮像装置の断面構造を示した縦断面図。

【図４】同固体撮像装置における平面構造を示した平面
図。

【図５】同固体撮像装置における感光画素部の不純物プ
ロファイルを示すグラフ。

【図６】従来の固体撮像装置の断面構造を示した素子の
縦断面図。

【図７】同固体撮像装置における感光画素部の不純物プ
ロファイルを示すグラフ。

【図８】従来の他の固体撮像装置における感光画素部の
不純物プロファイルを示すグラフ。

【符号の説明】

１ シリコン酸化膜 ２ａ、２ｂ、２ａ１、２ａ２、２ｂ１、２ｂ２ 転送電
極 ４ 感光画素部 ５ａ、５ｂ 転送部 ６ａ、６ｂ、８ Ｐ型不純物層 ７ Ｎ型半導体基板 ９ フィールドシフトゲート １０ 素子分離層 ４０、４１、４２ 画素表面不純物層 ５１、５２ レジスト膜

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板に形成され、光を照射されて信
   号電荷を生成して蓄積する一導電型の感光画素部と、 前記感光画素部の表面部分に形成された逆導電型の画素
   表面不純物層と、 前記半導体基板に前記感光画素部と所定間隔を空けて形
   成され、前記感光画素部に蓄積された信号電荷を与えら
   れて転送する電荷転送部と、 前記感光画素部と前記電荷転送部との間に形成され、前
   記感光画素部に蓄積された信号電荷を前記電荷転送部へ
   移すフィールドシフトゲート領域と、 を備え、 前記画素表面不純物層は、第１の不純物濃度を有し第１
   の深さを有するように形成された逆導電型の第１の画素
   表面不純物層と、前記第１の不純物濃度よりも低い第２
   の不純物濃度を有し前記第１の深さよりも深い第２の深
   さを有するように形成された逆導電型の第２の画素表面
   不純物層とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】前記感光画素部の表面部分における前記フ
   ィールドシフトゲート領域の近傍には前記第２の画素表
   面不純物層が形成されていることを特徴とする請求項１
   記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】半導体基板に形成され、光を照射されて信
   号電荷を生成して蓄積する一導電型の感光画素部と、 前記感光画素部の表面部分に形成された逆導電型の画素
   表面不純物層と、 前記半導体基板に前記感光画素部と所定間隔を空けて形
   成され、前記感光画素部に蓄積された信号電荷を与えら
   れて転送する電荷転送部と、 前記感光画素部と前記電荷転送部との間に形成され、前
   記感光画素部に蓄積された信号電荷を前記電荷転送部へ
   移すフィールドシフトゲート領域と、 を備え、 前記画素表面不純物層は、加速電圧及び不純物イオン注
   入量を変えて少なくとも２回不純物イオン注入を行い形
   成されることを特徴とする固体撮像装置。
4. 【請求項４】前記半導体基板の表面上に形成された絶縁
   膜をさらに備え、 この絶縁膜の内部に、前記画素表面不純物層を形成する
   ためのイオン注入により生じた結晶欠陥の密度が最大と
   なる箇所が存在することを特徴とする請求項３記載の固
   体撮像装置。
5. 【請求項５】半導体基板の所定領域に一導電型の不純物
   をイオン注入し、電荷転送部を形成する工程と、 前記半導体基板の前記電荷転送部に隣接する領域に逆導
   電型の不純物をイオン注入し、フィールドシフトゲート
   領域を形成する工程と、 前記半導体基板の前記フィールドシフトゲート領域に隣
   接する領域に一導電型の不純物イオンを注入し、感光画
   素部を形成する工程と、 前記感光画素部の表面部分に逆導電型の不純物イオンを
   注入し、第１の不純物濃度を有し第１の深さを有する第
   １の画素表面不純物層を形成する工程と、 前記感光画素部の表面部分に逆導電型の不純物イオンを
   注入し、前記第１の不純物濃度よりも低い第２の不純物
   濃度を有し前記第１の深さよりも深い第２の深さを有す
   る第２の画素表面不純物層を形成する工程と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
6. 【請求項６】前記感光画素部の表面部分における前記フ
   ィールドシフトゲート領域の近傍は、前記第１の画素表
   面不純物層は存在せず前記第２の画素表面不純物層が存
   在するように、前記第１及び第２の画素表面不純物層が
   それぞれ形成されることを特徴とする請求項５記載の固
   体撮像装置の製造方法。
7. 【請求項７】前記半導体基板の表面上に絶縁膜を形成す
   る工程をさらに備え、 前記第１の画素表面不純物層を形成するために不純物イ
   オンを注入する工程では、前記絶縁膜の内部にイオン注
   入により生じた結晶欠陥の密度が最大となる箇所が存在
   するようにイオン注入の条件が設定されることを特徴と
   する請求項５又は６記載の固体撮像装置の製造方法。