JP6285667B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法に関する。

特許文献１には、フォトダイオードを構成する半導体層の深さが色ごとに異なる画素構造が開示されている。特許文献１によれば、このような構成によって、オーバーフロードレインによる蓄積電荷のクリア動作に悪影響を与えることなく、暗電流を効果的に低減し、白傷の発生を抑制することができる。特許文献２には、ウェルの電位を固定するためのコンタクトプラグを複数の画素の一部にのみ配置することが開示されている。

特開２００７−２０１２６７号公報 特開２００８−２７０２９９号公報

特許文献１、２に記載された構成では、互いに異なる構造を有する画素の間で飽和電荷量が互いに異なりうる。これは、互いに異なる構造を有する画素の間で、電荷蓄積部を構成する領域の不純物の正味のドープ量（ドナーのドープ量とアクセプタのドープ量との差）が互いに異なるためである。具体的には、特許文献１に記載された構成では、フォトダイオードを構成する半導体層の深さが浅い画素ほど飽和電荷量が小さい。特許文献２に記載された構成では、コンタクトプラグが接続される領域の近くに配された電荷蓄積部の飽和電荷量は、他の電荷蓄積部の飽和電荷量より小さい。これは、コンタクトプラグが接続されるウェルコンタクト領域が形成されることで、電荷蓄積部の不純物濃度分布が影響を受けるからである。

画素アレイ中に飽和電荷量の多い画素と少ない画素とが存在すると、例えば、高照度時において飽和電荷量の少ない画素が飽和電荷量に達した際、隣接画素へと電荷が移動しうる。これによって混色が発生して色再現性が低下しうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、画素間における飽和電荷量の差を低減することを目的とする。

本発明の１つの側面は、半導体基板の中に第１画素および第２画素を有する固体撮像装置の製造方法に係り、前記第１画素は、第１領域に第１導電型の第１電荷蓄積部を有し、前記第２画素は、第２領域に前記第１導電型の第２電荷蓄積部を有し、かつ、第３領域に前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体領域を有し、前記製造方法は、前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程と、前記半導体領域を形成する工程と、を含み、前記半導体領域を形成する工程において、前記第３領域に前記第２導電型の不純物がドープされることにより、前記第１領域における前記第２導電型の不純物のドープ量と前記第２領域における前記第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じるように、少なくとも前記第２領域に前記第２導電型の不純物がドープされ、前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程では、前記差による前記第１領域における前記第１導電型の不純物の正味のドープ量と前記第２領域における前記第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように、前記第１領域および前記第２領域に不純物をドープする、ことを特徴とする。

本発明によれば、画素間における飽和電荷量の差が低減される。

第１実施形態の固体撮像装置の構成を示す図。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例を示す図。 第１実施形態の固体撮像装置の製造において形成されるマスクを示す平面図。 第１実施形態の固体撮像装置の製造方法の他の例を示す図。 第２実施形態の固体撮像装置の構成を示す図。 第２実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例を示す図。 第２実施形態の固体撮像装置の製造において形成されるマスクを示す平面図。 第２実施形態の固体撮像装置の製造方法の他の例を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態を通して本発明を説明する。

図１には、本発明の第１実施形態の固体撮像装置が示されている。ここで、図１（ａ）は、固体撮像装置の画素アレイの一部分を撮像面に垂直な面に沿って切断した断面図、図１（ｂ）は、固体撮像装置の画素アレイの一部分を撮像面に平行な面に沿って切断した断面図である。また、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

固体撮像装置の画素アレイには、赤色の帯域の光を受光するＲ画素、緑色の帯域の光を受光するＧ画素、青色の帯域の光を受光するＢ画素がベイヤー配列などの所定の配列に従って配列される。Ｒ画素は、赤色の帯域の光を透過するカラーフィルタ（不図示）を有し、Ｇ画素は、緑色の帯域の光を透過するカラーフィルタ１１２ｂを有し、Ｂ画素は、青色の帯域の光を透過するカラーフィルタ１１２ａを有する。図１において、”Ｒ”はＲ画素、”Ｇ”はＧ画素、”Ｂ”はＢ画素を示す。

ここで、この実施形態では、Ｒ画素およびＧ画素の構造を同一にし、Ｒ画素およびＧ画素の構造をＢ画素の構造と異ならせている。そこで、互いに異なる構造を有する画素を区別するために、Ｒ画素およびＧ画素を第１画素Ｐ１、Ｂ画素を第２画素Ｐ２と呼ぶ。ただし、第１画素および第２画素は、互いに異なる構造を有する画素を区別するための表現に過ぎない。例えば、Ｂ画素およびＧ画素の構造を同一にし、Ｂ画素およびＧ画素の構造をＲ画素の構造と異ならせてもよい。この場合、Ｒ画素を第１画素と呼び、Ｂ画素およびＧ画素を第２画素と呼びうる。あるいは、Ｂ画素、Ｇ画素およびＲ画素の全てを相互に異なる構造としてもよい。この場合、Ｇ画素および／またはＲ画素を第１画素と呼び、Ｂ画素を第２画素と呼びうる。第１画素は、第１波長帯域の光を受光する画素であり、第２画素は、前記第１波長帯域の中心波長よりも中心波長が短い第２波長帯域の光を受光する画素である。

固体撮像装置は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１の上に配置された配線構造１３０と、配線構造１３０の上に配置されたカラーフィルタ１１２ａ、１１２ｂと、カラーフィルタ１１２ａ、１１２の上に配置されたマイクロレンズ１１１とを有する。半導体基板１０１は、シリコン基板で構成されうる。配線構造１３０は、配線パターン１３１と、層間絶縁膜１３２とを有する。

半導体基板１０１は、第１導電型の電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃと、半導体基板１０１における第１導電型の電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃよりも深い位置に配置された第２導電型の埋め込み層１１８とを含みうる。半導体基板１０１は、半導体基板１０１における第１導電型の電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃよりも浅い位置に配置された第２導電型の表面層１１４を更に含みうる。第１導電型の電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃは、第１導電型の半導体領域１１９の中に配置され、第１導電型の不純物の正味のドープ量が半導体領域１１９より多い。表面層１１４は、電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを埋め込み型として、暗電流によるノイズ成分が電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃに蓄積されることを防止する。半導体基板１０１は、電荷蓄積部１１５ｂと埋め込み層１１８との間、かつ、電荷蓄積部１１５の近傍に、第２導電型の半導体領域１１６を含みうる。第１導電型の電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃは、第２導電型の分離領域１１７によって相互に分離される。

第１導電型と第２導電型とは、互いに異なる導電型である。第１導電型がｎ型である場合、第２導電型はｐ型であり、第１導電型がｐ型である場合、第２導電型はｎ型である。第１導電型の不純物は、それがドープされた半導体領域を第１導電型の半導体領域とするための不純物であり、第２導電型の不純物は、それがドープされた半導体領域を第２導電型の半導体領域とするための不純物である。半導体領域をｎ型の半導体領域とするための不純物は例えばリンやヒ素であり、半導体領域をｐ型の半導体領域とするための不純物は例えばボロンやインジウムである。第１導電型の不純物の正味のドープ量は、第１導電型の不純物のドープ量から第２導電型の不純物のドープ量を引いたものである。

ここで、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の構成を説明する。この例において第１画素Ｐ１としてのＧ画素は、第１領域２０１に配置された第１導電型の第１電荷蓄積部１１５ａを有する。この例においてもう１つの第１画素としてのＲ画素は、第１領域２０１に配置された第１導電型の第１電荷蓄積部１１５ｃを有する。この例において第２画素Ｐ２としてのＢ画素は、第２領域２０２に配置された第１導電型の第２電荷蓄積部１１５ｂと、電荷蓄積部１１５ｂと埋め込み層１１８との間かつ第２領域２０２の近傍に位置する第３領域２０３に第２導電型の半導体領域１１６を有する。半導体領域１１６は、Ｂ画素に隣接するＧ画素およびＲ画素から分離領域１１７を超えて電荷が侵入すること防止するポテンシャルバリアを形成する。

第１導電型の電荷蓄積部１１５ａと、第１導電型の半導体領域１１９と、第２導電型の表面層１１４と、第２導電型の埋め込み層１１８は、Ｇ画素の光電変換部を構成する。第１導電型の電荷蓄積部１１５ｃと、第１導電型の半導体領域１１９と、第２導電型の表面層１１４と、第２導電型の埋め込み層１１８は、Ｇ画素の光電変換部を構成する。第１導電型の電荷蓄積部１１５ｂと、第１導電型の半導体領域１１９と、第２導電型の表面層１１４と、第２導電型の埋め込み層１１８は、Ｂ画素の光電変換部を構成する。

波長が短い光ほど半導体基板１０１に吸収されやすい。よって、波長帯域が短い青色光は、半導体基板１０１の表面に近い部分で半導体基板１０１に吸収される。即ち、青色光は、半導体基板１０１の表面に近い部分で光電変換される。一方、波長帯域が長い赤色光や緑色光、特に赤色光は、半導体基板１０１の表面から深い位置まで到達する。即ち、赤色光や緑色光は、半導体基板１０１の表面から深い位置で光電変換される。半導体基板１０１の表面から深い位置での光電変換によって生じた電荷は、隣接するＢ画素に侵入しうる。そこで、Ｂ画素には、上記のように、電荷蓄積部１１５ｂと埋め込み層１１８との間に第２導電型の半導体領域１１６が配置され、半導体領域１１６によってポテンシャルバリアが形成される。

第２画素Ｐ２としてのＢ画素の第３領域２０３に第２導電型の半導体領域１１６を形成するために第２導電型の不純物をドープすると、Ｂ画素の第２領域２０２にも第２導電型の不純物がドープされる。これによって、第１画素Ｐ１としてのＧ画素およびＲ画素の第１領域２０１における第２導電型の不純物のドープ量と第２画素Ｐ２としてのＢ画素の第２領域２０２における第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じる。例えば、Ｇ画素およびＲ画素の第１領域２０１には第２導電型の不純物が全くドープされず、一方で、Ｂ画素の第２領域２０２に第２導電型の不純物がドープされる。その結果、第１領域２０１における第２導電型の不純物のドープ量と第２領域２０２における第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じる。あるいは、Ｇ画素およびＲ画素の第１領域２０１に第１の量の第２導電型の不純物がドープされ、Ｂ画素の第２領域２０２に、第１の量より多い第２の量の第２導電型の不純物がドープされる。その結果、第１領域２０１における第２導電型の不純物のドープ量と第２領域２０２における第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じる。この差を考慮することなく、電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃを形成すると、第１領域２０１における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が生じうる。これにより、Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａおよびＲ画素の電荷蓄積部１１５ｃの飽和電荷量とＢ画素の電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量とに差が生じる。これは、画質の低下をもたらす。そこで、第１実施形態では、第１領域２０１における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように、第１領域２０１および第２領域２０２に不純物をドープする。

以下、本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。この製造方法は、第１画素Ｐ１の電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｃおよび第２画素Ｐ２の電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程と、半導体領域１１６を形成する工程とを含む。

図２には、本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例が示されている。図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す工程は、任意の順で実施されうる。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す工程は、Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａ、Ｒ画素の電荷蓄積部１１５ｃ、Ｂ画素の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程である。図２（ａ）に示す工程では、半導体基板１０１の上にマスクＭ１を形成し、マスクＭ１の開口部を通してＧ画素およびＲ画素の第１領域２０１およびＢ画素の第２領域２０２に同時に第１導電型の不純物をドープする。これにより、第１電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｃ、および、第２電荷蓄積部１１５ｂが形成される。図３（ａ）には、マスクＭ１の平面図が示されている。マスクＭ１は、フォトリソグラフィ工程によって形成されうる。

図２（ｂ）に示す工程では、図２（ｃ）に示す工程で第２導電型の不純物が第３領域２０３にドープされる第２画素Ｐ２としてのＢ画素の第２領域２０２に、第１導電型の不純物をドープする。具体的には、半導体基板１０１の上にマスクＭ２を形成し、マスクＭ２の開口部を通して第２画素Ｐ２としてのＢ画素の第２領域２０２に、第１導電型の不純物をドープする。この工程においては第１画素Ｐ１としてのＧ画素およびＲ画素の第１領域２０１に第１導電型の不純物がドープされないように、マスクＭ２が配置される。図３（ｂ）には、マスクＭ２の平面図が示されている。マスクＭ２は、フォトリソグラフィ工程によって形成されうる。

図２（ｃ）に示す工程は、半導体領域１１６を形成する工程である。図２（ｃ）に示す工程では、半導体基板１０１の上にマスクＭ２を形成し、マスクＭ２の開口部を通して第２画素Ｐ２としてのＢ画素の第３領域２０３に第２導電型の不純物をドープし、半導体領域１１６を形成する。この工程においては第１画素Ｐ１としてのＧ画素およびＲ画素の第１領域２０１に第２導電型の不純物がドープされないように、マスクＭ２が配置される。ここで、図２（ｂ）に示す工程で使用されるマスクＭ２と図２（ｃ）に示す工程で使用されるマスクＭ２とは、同一のマスクでありうる。図２（ｂ）に示す工程と図２（ｃ）に示す工程とでマスクを共用する場合、図２（ｂ）に示す工程および図２（ｃ）に示す工程が連続的に実施されることが好ましい。即ち、図２（ｂ）に示す工程の次に図２（ｃ）に示す工程が実施されること、又は、図２（ｃ）に示す工程の次に図２（ｂ）に示す工程が実施されることが好ましい。

図２（ｂ）に示す工程は、図２（ｃ）に示す工程の実施によって生じうる第１領域２０１における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように実施される。これにより、Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａおよびＲ画素の電荷蓄積部１１５ｃの飽和電荷量とＢ画素の電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量との差が低減される。

Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａ、Ｒ画素の電荷蓄積部１１５ｃ、Ｂ画素の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程（以下、電荷蓄積部の形成工程）は、次のように変更されてもよい。即ち、電荷蓄積部の形成工程は、第１画素Ｐ１としてのＧ画素およびＲ画素の電荷蓄積部を形成する工程と、第２画素Ｐ２としてのＢ画素の電荷蓄積部を形成する工程とで実現されてもよい。第１画素Ｐ１としてのＧ画素およびＲ画素の電荷蓄積部を形成する工程では、図３（ｃ）に示すマスクＭ３を形成し、マスクＭ３の開口部を通して第１画素Ｐ１としてのＧ画素およびＲ画素に第１導電型の不純物をドープする。第２画素Ｐ２としてのＢ画素の電荷蓄積部を形成する工程では、図３（ｂ）に示すマスクＭ２を形成し、マスクＭ２の開口部を通して第２画素Ｐ２としてのＢ画素に第１導電型の不純物をドープする。この変形例では、第２画素Ｐ２の第２領域にドープされる第１導電型の不純物の量が、第１画素Ｐ１の第１領域にドープされる第１導電型の不純物の量より多い。これにより、第１領域２０１における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減される。

図４には、本発明の第１実施形態の固体撮像装置の製造方法の他の例が示されている。図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示す工程は、任意の順で実施されうる。図４（ａ）および図４（ｂ）に示す工程は、Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａ、Ｒ画素の電荷蓄積部１１５ｃ、Ｂ画素の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程であり、図４（ａ）に示す工程は、図２（ａ）に示す工程と同様である。

図４（ｂ）に示す工程では、図４（ｃ）に示す工程で第２導電型の不純物が第３領域２０３にドープされるＢ画素以外の画素、即ち、Ｇ画素およびＲ画素の第１領域２０１に第２導電型の不純物をドープする。具体的には、半導体基板１０１の上にマスクＭ３を形成し、マスクＭ３の開口部を通してＧ画素およびＲ画素の第１領域２０１に第２導電型の不純物をドープする。図３（ｃ）には、マスクＭ３の平面図が示されている。マスクＭ３は、フォトリソグラフィ工程によって形成されうる。

図４（ｃ）に示す工程は、図２（ｃ）に示す工程と同様であり、半導体領域１１６を形成する工程である。図４（ｃ）に示す工程では、半導体基板１０１の上にマスクＭ２を形成し、マスクＭ２の開口部を通してＢ画素の第３領域２０３に第２導電型の不純物をドープし、半導体領域１１６を形成する。

図４（ｂ）に示す工程は、図４（ｃ）に示す工程の実施によって生じうる第１領域２０１における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように実施される。これにより、Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａおよびＲ画素の電荷蓄積部１１５ｃの飽和電荷量とＢ画素の電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量との差が低減される。

図５には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置が示されている。ここで、図５（ａ）は、固体撮像装置の画素アレイの一部分を撮像面に垂直な面に沿って切断した断面図、図５（ｂ）は、固体撮像装置の画素アレイの一部分を撮像面に平行な面に沿って切断した断面図である。また、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＤ−Ｄ’線に沿った断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。なお、第２実施形態の固体撮像装置は、以下で言及しない事項については、第１実施形態に従いうる。

第１実施形態は、複数の色の画素のうち特定の色の画素に電荷蓄積部の導電型とは異なる導電型の半導体領域１１６が形成されることによる複数の色の画素間での飽和電荷量の差が低減される。第２実施形態では、ウェル（光電変換部が形成されている半導体領域）の電位を固定するためのコンタクトプラグが接続される半導体領域が複数の画素のうち一部の画素に設けられることによる画素間での飽和電荷量の差が低減される。当該一部の画素は、特定の色の画素の全部又は一部であってもよいし、色とは無関係に選択されてもよい。

第２実施形態では、ウェル（光電変換部が形成されている半導体領域）の電位を固定するためのコンタクトプラグが接続されない画素を第１画素Ｐ１’と呼ぶ。また、ウェル（光電変換部が形成されている半導体領域）の電位を固定するためのコンタクトプラグ１４２が接続される画素を第２画素Ｐ２’と呼ぶ。第２画素Ｐ２’は、例えば、第２導電型の表面層１１４の第３領域２０３’に、コンタクトプラグ１４２とのオーミック接合のための第２導電型の半導体領域１４１を有する。半導体領域１４１の第２導電型の不純物のドープ量は、表面層１１４の第２導電型の不純物のドープ量よりも多い。半導体領域１４１は、コンタクトプラグ１４２との接続のために、半導体基板１０１の表面に露出した露出面を有する。ただし、該露出面は、半導体基板１０１の表面における他の部分と同一平面に属する必要はない。

第２画素Ｐ２’の第３領域２０３’に第２導電型の半導体領域１４１を形成するために第２導電型の不純物をドープすると、第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’にも第２導電型の不純物がドープされる。これによって、第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’における第２導電型の不純物のドープ量と第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’における第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じる。例えば、第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’には第２導電型の不純物が全くドープされず、一方で、第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’に第２導電型の不純物がドープされる。その結果、第１領域２０１’における第２導電型の不純物のドープ量と第２領域２０２’における第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じる。あるいは、第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’に第１の量の第２導電型の不純物がドープされ、第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’に、第１の量より多い第２の量の第２導電型の不純物がドープされる。その結果、第１領域２０１‘における第２導電型の不純物のドープ量と第２領域２０２’における第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じる。この差を考慮せずに電荷蓄積部１１５ａ、１１５ｂを同一の条件で形成すると、第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が生じうる。これにより、第１画素Ｐ１’の電荷蓄積部１１５ａの飽和電荷量と第２画素Ｐ２’の電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量に差が生じる。これは、画質の低下をもたらす。そこで、第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように第１領域２０１’、第２領域２０２’に不純物をドープする。

図６には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例が示されている。図６（ａ）、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す工程は、任意の順で実施されうる。図６（ａ）に示す工程は、半導体領域１４１を形成する工程である。図６（ａ）に示す工程では、半導体基板１０１の上にマスクＭ１０を形成し、マスクＭ１０の開口部を通して第２画素Ｐ２’の第３領域２０３’に第２導電型の不純物をドープし、コンタクトプラグ１４２とのオーミック接合のための半導体領域１４１を形成する。

図６（ｂ）および図６（ｃ）に示す工程は、第１画素Ｐ１’の第１電荷蓄積部１１５ａおよび第２画素Ｐ２’の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程である。図６（ｂ）に示す工程では、半導体基板１０１の上にマスクＭ１１を形成し、マスクＭ１１の開口部を通して第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’および第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’に同時に第１導電型の不純物をドープする。これにより、第１電荷蓄積部１１５ａおよび第２電荷蓄積部１１５ｂが形成される。図７（ａ）には、マスクＭ１１の平面図が示されている。マスクＭ１１は、フォトリソグラフィ工程によって形成されうる。

図６（ｃ）に示す工程では、図６（ａ）に示す工程で第２導電型の不純物が第３領域２０３’にドープされた第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’に第１導電型の不純物をドープする。具体的には、半導体基板１０１の上にマスクＭ１２を形成し、マスクＭ１２の開口部を通して第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’に第１導電型の不純物をドープする。この工程においては第１画素Ｐ１‘の第１領域２０１’に第１導電型の不純物がドープされないように、マスクＭ１２が配置される。図７（ｂ）には、マスクＭ１２の平面図が示されている。マスクＭ１２は、フォトリソグラフィ工程によって形成されうる。

図６（ｃ）に示す工程は、図６（ａ）に示す工程の実施によって生じうる第１領域２０１’における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２’における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように実施されうる。これにより、第１画素Ｐ１’の第１電荷蓄積部１１５ａと第２画素Ｐ２’の第２電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量との差が低減される。

第１画素Ｐ１’の第１電荷蓄積部１１５ａおよび第２画素Ｐ２’の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程（以下、電荷蓄積部の形成工程）は、次のように変更されてもよい。即ち、電荷蓄積部の形成工程は、第１画素Ｐ１’の第１電荷蓄積部１１５ａを形成する工程と、第２画素Ｐ２’の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程とで実現されてもよい。第１画素Ｐ１’の第１電荷蓄積部１１５ａを形成する工程では、図７（ｃ）に示すマスクＭ１３を形成し、マスクＭ１３の開口部を通して第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’に第１導電型の不純物をドープする。第２画素Ｐ２’の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程では、図７（ｂ）に示すマスクＭ１２を形成し、マスクＭ１２の開口部を通して第２画素Ｐ２’の第２領域２０２’に第１導電型の不純物をドープする。この変形例では、第２画素Ｐ２’の第２領域にドープされる第１導電型の不純物の量が、第１画素Ｐ１’の第１領域にドープされる第１導電型の不純物の量より多い。これにより、第１領域２０１’における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２’における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減される。

図８には、本発明の第２実施形態の固体撮像装置の製造方法の他の例が示されている。図８（ａ）、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す工程は、任意の順で実施されうる。図８（ａ）に示す工程は、図６（ａ）に示す工程と同様であり、コンタクトプラグ１４２とのオーミック接合のための半導体領域１４１を形成する工程である。図８（ａ）に示す工程では、半導体基板１０１の上にマスクＭ１０を形成し、マスクＭ１０の開口部を通して第２画素Ｐ２’の第３領域２０３’に第２導電型の不純物をドープし、半導体領域１４１を形成する。

図８（ｂ）および図８（ｃ）に示す工程は、第１画素Ｐ１’の第１電荷蓄積部１１５ａおよび第２画素Ｐ２’の第２電荷蓄積部１１５ｂを形成する工程であり、図８（ｂ）に示す工程は、図６（ｂ）に示す工程と同様である。

図８（ｃ）に示す工程では、図８（ａ）に示す工程で第２導電型の不純物が第３領域２０３’にドープされる第２画素Ｐ２’以外の画素、即ち、第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’に第２導電型の不純物をドープする。具体的には、半導体基板１０１の上にマスクＭ１３を形成し、マスクＭ１３の開口部を通して第１画素Ｐ１’の第１領域２０１’に第２導電型の不純物をドープする。図７（ｃ）には、マスクＭ１３の平面図が示されている。マスクＭ１３は、フォトリソグラフィ工程によって形成されうる。

図８（ｃ）に示す工程は、図８（ａ）に示す工程の実施によって生じうる第１領域２０１’における第１導電型の不純物の正味のドープ量と第２領域２０２’における第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように実施されうる。これにより、第１画素Ｐ１’の電荷蓄積部１１５ａおよび第２画素Ｐ２’の電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量との差が低減される。

本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態の固体撮像装置の構造は、第１実施形態と同じである。つまり、図１に第３実施形態の固体撮像装置の構造が示されている。なお、第３実施形態の固体撮像装置は、以下で言及しない事項については、第１実施形態に従いうる。

第３実施形態の固体撮像装置では、第１画素の第１領域２０１、及び、第２画素Ｐ２の第２領域２０２よりも深い位置に、第２導電型の埋め込み層１１８が形成される。また、第２導電型の半導体領域１１６は、第２画素Ｐ２の第２領域２０２と埋め込み層１１８との間に形成される。第３実施形態の製造方法では、第２導電型の半導体領域１１６を形成するために第２導電型の不純物をドープする工程において、第１画素Ｐ１の第１領域２０１、および、第２画素Ｐ２の第２領域２０２のいずれにも、第２導電型の不純物がドープされない。そして、電荷蓄積部の形成工程において、第２画素Ｐ２の第２領域にドープされる第１導電型の不純物の正味のドープ量が、第１画素Ｐ１の第１領域にドープされる第１導電型の不純物の正味のドープ量より多い。

このような構成においては、第１画素Ｐ１における、電荷蓄積部１１５ａを含む連続した第１導電型の半導体領域の体積より、第２画素Ｐ２における電荷蓄積部１１５ｂを含む連続した第１導電型の半導体領域の体積が小さい。一方で、第１画素Ｐ１の電荷蓄積部１１５ａ（第１領域２０１）にドープされる第１導電型の不純物の正味のドープ量より、第２画素Ｐ２の電荷蓄積部１１５ｂ（第２領域２０２）にドープされる第１導電型の不純物の正味のドープ量が多い。これにより、Ｇ画素の電荷蓄積部１１５ａの飽和電荷量とＢ画素の電荷蓄積部１１５ｂの飽和電荷量との差を低減することができる。

なお、ここでは、第１画素としてＧ画素、第２画素としてＢ画素を例にして説明した。しかし、この例に限らず、第１画素は、第１波長帯域の光を受光する画素であり、第２画素は、前記第１波長帯域の中心波長よりも中心波長が短い第２波長帯域の光を受光する画素である。

Claims (15)

1. 半導体基板の中に第１画素および第２画素を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記第１画素は、第１領域に第１導電型の第１電荷蓄積部を有し、前記第２画素は、第２領域に前記第１導電型の第２電荷蓄積部を有し、かつ、第３領域に前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体領域を有し、
   前記製造方法は、
   前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程と、
   前記半導体領域を形成する工程と、を含み、
   前記半導体領域を形成する工程において、前記第３領域に前記第２導電型の不純物がドープされることにより、前記第１領域における前記第２導電型の不純物のドープ量と前記第２領域における前記第２導電型の不純物のドープ量との間に差が生じるように、少なくとも前記第２領域に前記第２導電型の不純物がドープされ、
   前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程では、前記差による前記第１領域における前記第１導電型の不純物の正味のドープ量と前記第２領域における前記第１導電型の不純物の正味のドープ量との差が低減されるように、前記第１領域および前記第２領域に不純物をドープする、
   ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2. 前記製造方法は、前記半導体基板における前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部よりも深い位置に前記第２導電型の埋め込み層を形成する工程を更に含み、
   前記第１画素は、第１波長帯域の光を受光する画素であり、前記第２画素は、前記第１波長帯域の中心波長よりも中心波長が短い第２波長帯域の光を受光する画素であり、
   前記第３領域は、前記第２領域と前記埋め込み層との間に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、
   前記第１領域および前記第２領域に対して同時に前記第１導電型の不純物をドープする工程と、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第２領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第１領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程と、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第２領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 前記半導体領域を形成する工程と、前記第１領域および前記第２領域のうち前記第２領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程とにおいて、同一のマスクが使用される、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、
   前記第１領域および前記第２領域に対して同時に前記第１導電型の不純物をドープする工程と、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第１領域に対して前記第２導電型の不純物をドープする工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
7. 前記半導体領域は、前記半導体基板の表面に露出した露出面を有し、前記露出面にコンタクトプラグが接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
8. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、
   前記第１領域および前記第２領域に対して同時に前記第１導電型の不純物をドープする工程と、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第２領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
9. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第１領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程と、
   前記第１領域および前記第２領域のうち前記第２領域に対して前記第１導電型の不純物をドープする工程と、を含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
10. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、
    前記第１領域および前記第２領域に対して同時に前記第１導電型の不純物をドープする工程と、
    前記第１領域および前記第２領域のうち前記第１領域に対して前記第２導電型の不純物をドープする工程と、を含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
11. 半導体基板の中に、第１波長帯域の光を受光する第１画素、および、前記第１波長帯域の中心波長よりも中心波長が短い第２波長帯域の光を受光する第２画素を有する固体撮像装置の製造方法であって、
    前記第１画素は、第１領域に第１導電型の第１電荷蓄積部を有し、前記第２画素は、第２領域に前記第１導電型の第２電荷蓄積部を有し、かつ、第３領域に前記第１導電型とは異なる第２導電型の半導体領域を有し、
    前記製造方法は、
    前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程と、
    前記半導体基板における前記第１電荷蓄積部よび前記第２電荷蓄積部よりも深い位置に前記第２導電型の埋め込み層を形成する工程と、
    前記第２領域と前記埋め込み層との間に前記半導体領域を形成する工程と、を含み、
    前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程では、前記第１領域における前記第１導電型の不純物の正味のドープ量よりも前記第２領域における前記第１導電型の不純物の正味のドープ量が多くなるように、前記第１領域および前記第２領域に不純物をドープする、
    ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
12. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程および前記半導体領域を形成する工程を通して、前記第１導電型の不純物および前記第２導電型の不純物の双方が、前記第１領域および前記第２領域の少なくとも一方にドープされる、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
13. 前記半導体領域を形成する工程は、前記第１領域を覆い、前記第３領域に対応する開口部を有するマスクを形成する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
14. 前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部を形成する工程は、前記第１領域および前記第２領域の一方を覆い、前記第１領域および前記第２領域の他方に対応する開口部を有するマスクを形成する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。
15. 前記固体撮像装置は、前記第１電荷蓄積部および前記第２電荷蓄積部の上に配された前記第２導電型の表面層を更に含み、
    前記製造方法は、前記表面層を形成する工程を更に含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の固体撮像装置の製造方法。