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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022161305
(43)【公開日】2022-10-21
(54)【発明の名称】固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20221014BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021066015
(22)【出願日】2021-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】兼松 成
【テーマコード（参考）】
4M118
【Ｆターム（参考）】
4M118AA01
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA02
4M118CA20
4M118CA22
4M118DD04
4M118EA06
4M118EA14
4M118FA06
(57)【要約】
【課題】コンタクトの位置合わせ余裕及びメタルコンタクト形成のマスクサイズの制約を受けることなく、フォローティングディフージョン部の面積を縮小しつつ、メタルコンタクトを容易に形成することができる。
【解決手段】実施形態の固体撮像素子は、トランスファゲートと、トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端がフローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、電圧信号を伝送するアモルファスあるいは単結晶のＮ＋ポリシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】実施形態の固体撮像素子は、トランスファゲートと、トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端がフローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、電圧信号を伝送するアモルファスあるいは単結晶のＮ＋ポリシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トランスファゲートと、
前記トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、
周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端が前記フローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、前記電圧信号を伝送するＮ型のポリシリコン、アモルファスシリコン、あるいは、単結晶のシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、
を備えた、固体撮像素子。
前記トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、
周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端が前記フローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、前記電圧信号を伝送するＮ型のポリシリコン、アモルファスシリコン、あるいは、単結晶のシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、
を備えた、固体撮像素子。
【請求項2】
前記フローティングディフュージョン部は、Ｎ＋半導体で構成されており、
前記フローティングディフュージョン部の周囲にＮ－半導体領域を備えた、
請求項１に記載の固体撮像素子。
前記フローティングディフュージョン部の周囲にＮ－半導体領域を備えた、
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項3】
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記引出電極の面積を前記絶縁材料膜により囲われている領域の面積よりも大きくなるように、前記トランスファゲートに対してオーバーラップさせる、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項4】
前記トランスファゲートは、Ｐ＋ポリシリコンで形成されている、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項5】
前記引出電極は、複数の画素で共有されている、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項6】
絶縁材料膜を介して隣接された前記トランスファゲート同士の距離を広げ、対向する前記トランスファーゲート間にも前記引出電極を形成した、
請求項５に記載の固体撮像素子。
請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項7】
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記トランスファゲートに対して前記フローティングディフュージョン部を介した位置に他のトランスファゲートが位置していない場合に、当該位置にダミー電極を配置し、前記ダミー電極のサイドウォールを覆う絶縁材料膜を前記引出電極を囲む絶縁材料膜の一部とする、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項8】
前記トランスファゲートと前記ダミー電極とは、同一の導電性材料膜で形成した、
請求項７に記載の固体撮像素子。
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項9】
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記トランスファゲートに対して前記フローティングディフュージョン部を介した位置に他のトランスファゲートが位置していない場合に、当該位置に絶縁材料膜を形成して、前記引出電極を囲む絶縁材料膜の一部とする、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項10】
前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、隣設された増幅トランジスタのゲート端子との配線が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項11】
前記引出電極を介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、隣接されたリセットトランジスタのソース端子との配線が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像素子。
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項12】
半導体基板上に第１絶縁材料で第１絶縁材料膜で覆われたトランスファゲートを形成する過程と、
引出電極とＳｉ面の接続予定位置に前記第１絶縁材料に対して選択的にエッチング可能な第２絶縁材料でマスクを形成する過程と、
前記マスクが形成された状態で酸化処理を行い前記接続予定位置が酸化されないようにする過程と、
前記第２絶縁材料を選択的にエッチングして除去する過程と、
引出電極の形成予定位置に導電材料で導電材料膜を形成して前記引出電極を形成する過程と、
前記引出電極を介して、熱拡散により、フローティングディフュージョン部を形成する過程と、
を備えた固体撮像素子の製造方法。
引出電極とＳｉ面の接続予定位置に前記第１絶縁材料に対して選択的にエッチング可能な第２絶縁材料でマスクを形成する過程と、
前記マスクが形成された状態で酸化処理を行い前記接続予定位置が酸化されないようにする過程と、
前記第２絶縁材料を選択的にエッチングして除去する過程と、
引出電極の形成予定位置に導電材料で導電材料膜を形成して前記引出電極を形成する過程と、
前記引出電極を介して、熱拡散により、フローティングディフュージョン部を形成する過程と、
を備えた固体撮像素子の製造方法。
【請求項13】
前記固体撮像素子は、増幅トランジスタを備え、
前記引出電極の形成過程と並行して、前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、前記増幅トランジスタのゲート端子に対する配線を形成する過程を備えた
請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
前記引出電極の形成過程と並行して、前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、前記増幅トランジスタのゲート端子に対する配線を形成する過程を備えた
請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項14】
前記固体撮像素子は、リセットトランジスタを備え、
前記引出電極の形成後に、前記引出電極を介してを介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、前記リセットトランジスタのソース端子との配線を形成する過程を備えた
請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
前記引出電極の形成後に、前記引出電極を介してを介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、前記リセットトランジスタのソース端子との配線を形成する過程を備えた
請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、固体撮像装置として、電源電圧が低く、低消費電力のため、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話などの各種携帯端末機器等に使用されるＣＭＯＳ撮像素子を用いたＣＭＯＳ固体撮像装置が知られている。
【0003】
撮像素子において、画素の微細化を行う場合、フォトディテクタ（ＰＤ）の領域の面積を確保するためにはゲート端子ＴＧを介して電荷が転送されるフローティングディフージョン（Floating. Diffusion）部の面積を縮小することが必要になる。ただし、既存プロセス技術の限界により、フローティングディフージョン部の縮小化には限界がある。
【0004】
また、高変換効率実現を考える場合、フローティングディフージョン部の容量低減を行う必要があるが、従来のようにイオン注入により形成すると、平均投影飛程Ｒｐが浅いイオン注入となるため、イオン注入時のバッファ膜の厚さのばらつきにより、注入深さがばらつくという課題も生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１１－０７１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の技術においては、形成したＮ＋領域上にコンタクトを取る必要があるため、トランスファゲートＴＧとサイドウォールＳＷとの間の空間のサイズには、コンタクトの位置合わせ余裕による限界があり、フローティングディフージョン部の面積を縮小する際の制約となっていた。
【0007】
また、フローティングディフージョン部の領域上に開口部を形成し、メタルコンタクトにより上部に引き出す必要があり、このメタルコンタクト形成のマスクサイズの制約がローティングディフージョン部の面積を縮小する際の制約となっていた。
【0008】
そこで、本発明は、コンタクトの位置合わせ余裕及びメタルコンタクト形成のマスクサイズの制約を受けることなく、フォローティングディフージョン部の面積を縮小しつつ、メタルコンタクトを容易に形成することが可能な固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態の固体撮像素子は、トランスファゲートと、トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端がフローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、電圧信号を伝送するＮ型のポリシリコン、アモルファスシリコン、あるいは、単結晶のシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
［１］第１実施形態
本第１実施形態においては、一つのフローティングディフージョン部を四つのフォトダイオードで共有する４画素共有の固体撮像素子を例として説明を行う。
図１は、４画素共有の固体撮像素子の要部平面図である。
固体撮像素子１０は、縦２画素、縦２画素の計４画素のフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ４を１共有単位（いわゆる４画素共有）として、この１共有単位が２次元アレイ状に配列して画素領域を構成している。
そして、それぞれ四つのフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ４で一つのフローティングディフージョン部ＦＤを共有している。
［１］第１実施形態
本第１実施形態においては、一つのフローティングディフージョン部を四つのフォトダイオードで共有する４画素共有の固体撮像素子を例として説明を行う。
図１は、４画素共有の固体撮像素子の要部平面図である。
固体撮像素子１０は、縦２画素、縦２画素の計４画素のフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ４を１共有単位（いわゆる４画素共有）として、この１共有単位が２次元アレイ状に配列して画素領域を構成している。
そして、それぞれ四つのフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ４で一つのフローティングディフージョン部ＦＤを共有している。
【0012】
また、画素トランジスタとしては、各画素にそれぞれ対応する転送トランジスタＴＲ１（４画素で４個）と、４画素で共有するトランジスタとして、リセットトランジスタＴＲ２、増幅トランジスタＴＲ３及び選択トランジスタＴＲ４をそれぞれ一つ備えている。
【0013】
フローティングディフージョン部ＦＤは、４つのフォトディテクタＰＤ１～ＰＤ４に囲まれた中央に配置される。各転送トランジスタＴｒ１は、それぞれ共通のフローティングディフージョン部ＦＤと各対応するフォトディテクタＰＤとの間に配置されたトランスファゲートＴＧを有している。
【0014】
またトランスファゲートＴＧは、絶縁膜（例えば、ＳｉＯ２）で形成されたサイドウォールＳＷに周囲を囲まれている。
【0015】
さらにサイドウォールの外周面で囲まれた領域には、フローティングディフージョン部ＦＤと電気的に接続され、導電材料膜（例えば、ｐｏｌｙ Ｓｉ、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等）で形成された引出電極ＣＰＳが設けられている。
【0016】
さらに引出電極ＣＰＳの上面に形成されたコンタクト面ＣＳには、メタル配線ＷＩＲが電気的に接続され、リセットトランジスタＴＲ２及び増幅トランジスタＴＲ３に接続されている。
【0017】
図２は、断面位置の説明図である。
以下の説明においては、断面図を示す場合には、図２に示すようフローティングディフュージョン部ＦＤの中央部を通るＡ－Ａ切断線で切断したＡ－Ａ断面矢視図及びフローティングディフュージョン部ＦＤを通らず、トランスファゲートＴＧ部分を通るＢ－Ｂ切断線で切断したＢ－Ｂ断面矢視図で示すものとする。
以下の説明においては、断面図を示す場合には、図２に示すようフローティングディフュージョン部ＦＤの中央部を通るＡ－Ａ切断線で切断したＡ－Ａ断面矢視図及びフローティングディフュージョン部ＦＤを通らず、トランスファゲートＴＧ部分を通るＢ－Ｂ切断線で切断したＢ－Ｂ断面矢視図で示すものとする。
【0018】
図３は、第１実施形態の固体撮像素子の断面説明図である。
図３（Ａ）は、第１実施形態の固体撮像素子のＡ－Ａ断面矢視図であり、図３（Ｂ）は、第１実施形態の固体撮像素子のＢ－Ｂ断面矢視図である。
第１実施形態の撮像素子１０は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、基板ＳＵＢ上に絶縁材料膜ＩＳを介して一対のトランスファゲートＴＧが形成されている。
図３（Ａ）は、第１実施形態の固体撮像素子のＡ－Ａ断面矢視図であり、図３（Ｂ）は、第１実施形態の固体撮像素子のＢ－Ｂ断面矢視図である。
第１実施形態の撮像素子１０は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、基板ＳＵＢ上に絶縁材料膜ＩＳを介して一対のトランスファゲートＴＧが形成されている。
【0019】
各トランスファゲートＴＧの周面には、絶縁材料（例えば、ＳｉＯ２）で、いわゆるサイドウォールＳＷが形成され、さらに各トランスファゲートＴＧの上面（図３における上方の面）もサイドウォールＳＷと同一材料の絶縁膜が形成されている。
【0020】
また、サイドウォールＳＷで囲まれた領域には、導電材料（例えば、Ｎ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉ［Ｎ型ポリシリコン］、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等）膜で形成された引出電極ＣＰＳが形成されている。
さらに引出電極ＣＰＳの下方であって、サイドウォールＳＷで囲まれた領域の下方には、ドナーとなるイオンを拡散させたフローティングデフュージョン部ＦＤが形成されている。
さらに引出電極ＣＰＳの下方であって、サイドウォールＳＷで囲まれた領域の下方には、ドナーとなるイオンを拡散させたフローティングデフュージョン部ＦＤが形成されている。
【0021】
この場合において、引出電極ＣＰＳはセルフアラインメント（Self-alignment）で形成できるため、合わせ余裕を考慮することなく、トランスファゲートＴＧ同士の距離を狭めることが可能となっている。
【0022】
さらに、引出電極ＣＰＳをＮ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉにより形成（成膜）した後、この引出電極ＣＰＳからドナーとなるイオンを基板ＳＵＢ（例えば、シリコン基板）に拡散させる（ドーピングさせる）ことにより、平均投影飛程Ｒｐが短いＮ＋拡散層としてのフローティングディフュージョン部ＦＤを形成している。
【0023】
したがって、フローティングディフュージョン部ＦＤは、引出電極ＣＰＳの真下に形成されることとなる。
この手法によれば、通常のマスクを用いたパターニングでは形成できない小面積のフローティングディフュージョン部ＦＤを形成することができる。また、平均投影飛程Ｒｐが短くても、容易に制御が可能であり、所望の平均投影飛程Ｒｐに対応する深さにドナーとなるイオンを注入できる。
この手法によれば、通常のマスクを用いたパターニングでは形成できない小面積のフローティングディフュージョン部ＦＤを形成することができる。また、平均投影飛程Ｒｐが短くても、容易に制御が可能であり、所望の平均投影飛程Ｒｐに対応する深さにドナーとなるイオンを注入できる。
【0024】
さらにまた、引出電極ＣＰＳの上面に形成されたコンタクト面ＣＳの上方からみた場合、トランスファゲートＴＧ上に引出電極ＣＰＳがオーバーラップした構造となっているため、フローティングディフュージョン部ＦＤとトランスファゲートＴＧとの間の寄生容量が増えることによりフローティングディフュージョン部ＦＤ昇圧への寄与をより高めて、転送性能を向上できる。
【0025】
また、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離、すなわち、絶縁材料であるサイドウォールを介した距離が短いため、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの間の静電容量を大きくでき、フローティングディフュージョン部ＦＤの小面積化に伴う高変換効率としつつ、フローティングディフュージョン部ＦＤの昇圧を効果的に行って、転送性能の低下を抑制することができる。
【0026】
ここで、第１実施形態の撮像素子の製造方法について説明する。
図４は、第１実施形態の固体撮像素子の概要製造方法の説明図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、トランスファゲートＴＧの形成領域の酸化を行い、ＳｉＯ２の絶縁材料膜を形成する。
図４は、第１実施形態の固体撮像素子の概要製造方法の説明図である。
まず、図４（Ａ）に示すように、トランスファゲートＴＧの形成領域の酸化を行い、ＳｉＯ２の絶縁材料膜を形成する。
【0027】
続いて、トランスファゲートＴＧを形成するためのＰｏｌｙ ＳｉのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行い、さらにトランスファゲートＴＧを覆う絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法により形成する。
【0028】
そして、トランスファゲートＴＧに対応する部分を残して開口して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法によりエッチングする。
さらに酸化処理を行う。
さらに酸化処理を行う。
【0029】
続いて、サイドウォールＳＷを形成するために絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤにより形成し、サイドウォールＳＷが所定の形状となるように反応性イオンエッチング法によりエッチングする。
これらの結果、図４（Ａ）にしめすような状態となる。
これらの結果、図４（Ａ）にしめすような状態となる。
【0030】
次にサイドウォールＳＷを構成している絶縁材料（上述の例では、ＳｉＯ２）とは選択的にエッチングが行える第２の絶縁材料（本例では、ＳｉＮ）を用いて、ＣＶＤにより第２の絶縁材料膜を形成する。
そして湿式エッチングにより、酸化膜形成時のマスクとして機能する第２の絶縁材料膜ＩＳ２を形成する。
そして湿式エッチングにより、酸化膜形成時のマスクとして機能する第２の絶縁材料膜ＩＳ２を形成する。
【0031】
次に２回目の酸化処理を行って、第３の絶縁材料膜ＩＳ３を形成する。
そして第２の絶縁材料膜ＩＳ２に対応する部分を開口して湿式エッチング法により第２の絶縁材料膜を除去する。
続いて、Ｎ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉの導電材料膜をＣＶＤ法により形成する。
そして第２の絶縁材料膜ＩＳ２に対応する部分を開口して湿式エッチング法により第２の絶縁材料膜を除去する。
続いて、Ｎ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉの導電材料膜をＣＶＤ法により形成する。
【0032】
そして、引出電極ＣＰＳ及び画素トランジスタのゲート端子に対応する部分を開口して反応性イオンエッチング法によりエッチングして、引出電極ＣＰＳを形成する。
【0033】
次に画素トランジスタのゲート端子のサイドウオールＳＷを形成するための絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤにより形成し、サイドウォールＳＷが所定の形状となるように反応性イオンエッチング法によりエッチングする。
【0034】
続いて酸化処理を行い、フローティングディフュージョン部ＦＤの形成領域及び画素トランジスタのＮ型イオン注入領域ＮＳＤに熱拡散によりイオン注入を行い、Ｎ＋拡散層を形成して処理を終了する。
【0035】
なお、Ｐｏｌｙ ＳｉからのＮ＋拡散層の形成によるフローティングディフュージョン部ＦＤの形成を行うのではなく、Ｐｏｌｙ Ｓｉ形成前にＮ＋イオンインジェクション（イオン注入、イオンドーピング）を行うように構成することも可能である。
これらの結果、第１実施形態の固定撮像素子が形成される。
これらの結果、第１実施形態の固定撮像素子が形成される。
【0036】
以上の説明のように第１実施形態の固定撮像素子によれば、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成するため、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。物理的には０．１μｍ程度の開口として引出電極ＣＰＳを形成することも可能である。
【0037】
これらの結果、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの間の距離間隔を従来より狭めることができるためトランスファゲートＴＧ－引出電極ＣＰＳ間の寄生容量が増加し、フローティングディフュージョン部ＦＤの昇圧を効果的に行える。この結果、転送性能を向上できる。
【0038】
［２］第２実施形態
図５は、第２実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図５において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第２実施形態の固体撮像素子１０Ａが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、フローティングディフュージョン部ＦＤの小面積化に伴い、ドナーとなるイオン（Ｎ＋）が少なくなるため、これを補うべく、フローティングディフュージョン部ＦＤの周囲にＮ－拡散領域ＮＭを設けた点である。
図５は、第２実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図５において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第２実施形態の固体撮像素子１０Ａが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、フローティングディフュージョン部ＦＤの小面積化に伴い、ドナーとなるイオン（Ｎ＋）が少なくなるため、これを補うべく、フローティングディフュージョン部ＦＤの周囲にＮ－拡散領域ＮＭを設けた点である。
【0039】
このＮ－拡散領域ＮＭは、図４（Ａ）に示しようにトランスファゲートＴＧを形成する際に行う反応性イオンエッチング法によるエッチング後、あるいは、サイドウォール形成後に表面近傍でアクセプタとなるイオンを注入（イオンインジェクション）することにより形成する。
【0040】
これにより、本第２実施形態によれば、フローティングディフュージョン部ＦＤの機能をより一層向上しつつ、フローティングディフュージョン領域の小面積化を図り、ひいては、集積密度を向上することができる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0041】
【0042】
本第３実施形態の固体撮像素子１０Ｂが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、引出電極ＣＰＳに代えて、平面視した場合に図６に示すように、トランスファゲートＴＧとフローティングディフュージョン部ＦＤとのオーバーラップしている領域を増加させている点である。
【0043】
この結果、フローティングディフュージョン部ＦＤとトランスファゲートＴＧとの間の寄生容量が増えることによりフローティングディフュージョン部ＦＤ昇圧への寄与をより高めて、転送性能を向上できる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0044】
［４］第４実施形態
図７は、第４実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図７において、図２の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
なお、図７においては、理解の容易のため、引出電極ＣＰＳの図示を省略している。
図７は、第４実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図７において、図２の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
なお、図７においては、理解の容易のため、引出電極ＣＰＳの図示を省略している。
【0045】
第４実施形態の固体撮像素子１０Ｃが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、フローティングディフュージョン部ＦＤの小面積に伴い、各トランスファゲートＴＧが実効的にフローティングディフュージョン部ＦＤに接する部分の幅が少なくなるのを抑制するために、フローティングディフュージョン部ＦＤ側において、トランスファゲートＴＧと隣接するトランスファゲートＴＧとの間の距離を拡げることにより、絶縁材料膜としてのサイドウォールＳＷを拡張してサイドウォール拡張部ＥＳＷを形成した点である。なお、図７において、サイドウォールＳＷとサイドウォール拡張部ＥＳＷを分けて記載したのは、理解の容易のためであり、実際には、一体に同一材料で形成されている。
これにより、実効的に隣接するトランスファゲートＴＧ間の間隔を部分的に広げてトランスファゲートＴＧ－トランスファゲートＴＧ間が絶縁膜で埋もれることがない領域を形成し、当該領域にＮ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉを配置することにより、フローティングディフュージョン部ＦＤの凸形状の領域を形成している。
これにより、実効的に隣接するトランスファゲートＴＧ間の間隔を部分的に広げてトランスファゲートＴＧ－トランスファゲートＴＧ間が絶縁膜で埋もれることがない領域を形成し、当該領域にＮ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉを配置することにより、フローティングディフュージョン部ＦＤの凸形状の領域を形成している。
【0046】
この結果、本第４実施形態によればトランスファゲートＴＧを介してフォトディテクタＰＤと対向しているフローティングディフュージョン部ＦＤの幅を長くでき、転送に寄与する実効的なゲート幅（シリコン中に形成されるチャネルの幅）を広くできるため、電流の引き出しが容易となり、転送性能を向上させることができる。
【0047】
この場合においても、フローティングディフュージョン部ＦＤの周囲は、絶縁材料膜で囲われている。
このため、サイドウォールＳＷ及びサイドウォール拡張部ＥＳＷで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
このため、サイドウォールＳＷ及びサイドウォール拡張部ＥＳＷで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0048】
［５］第５実施形態
図８は、第５実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図８において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第５実施形態の固体撮像素子１０Ｄが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、トランスファゲートＴＧを導電材料膜であるＰ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉで形成するとともに、引出電極ＣＰＳ１を導電材料膜であるＮ＋＋Ｐｏｌｙ Ｓｉで形成した点である。
図８は、第５実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図８において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第５実施形態の固体撮像素子１０Ｄが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、トランスファゲートＴＧを導電材料膜であるＰ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉで形成するとともに、引出電極ＣＰＳ１を導電材料膜であるＮ＋＋Ｐｏｌｙ Ｓｉで形成した点である。
【0049】
本第５実施形態によれば、トランスファゲートＴＧ下におけるバンドギャップ内のフェルミ準位のピニング(pinning)を強化することができ、より安定して高精度で撮像を行うことが可能となる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0050】
［６］第６実施形態
図９は、第６実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図９において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第６実施形態の固体撮像素子１０Ｅが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、絶縁材料膜であるＳｉＯ２膜として形成されたサイドウオールＳＷをさらに覆う絶縁材料膜ＩＳ４を設け、この絶縁材料膜ＩＳ４で囲まれた領域に、引出電極ＣＰＳ２を形成した点である。
図９は、第６実施形態の固体撮像素子の断面図である。
図９において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
第６実施形態の固体撮像素子１０Ｅが、第１実施形態の固体撮像素子１０と異なる点は、絶縁材料膜であるＳｉＯ２膜として形成されたサイドウオールＳＷをさらに覆う絶縁材料膜ＩＳ４を設け、この絶縁材料膜ＩＳ４で囲まれた領域に、引出電極ＣＰＳ２を形成した点である。
【0051】
すなわち、本第６実施形態によれば、フローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続される、引出電極ＣＰＳ２が形成されている点は、第１実施形態と同様である。
しかしながら、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳ２とがサイドウオールＳＷではなく、絶縁材料膜ＩＳ４で分離されている点で異なっている。
しかしながら、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳ２とがサイドウオールＳＷではなく、絶縁材料膜ＩＳ４で分離されている点で異なっている。
【0052】
すなわち、トランスファゲートＴＧと、引出電極ＣＰＳ２とは、絶縁材料膜で分離されていることは必要であるが、必ずしも、トランスファゲートＴＧのサイドウォールで分離されている必要は無いということである。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0053】
［７］第７実施形態
上記各実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを４画素で共有する場合の実施形態であったが、本第７実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを２画素で共有する場合の実施形態である。
上記各実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを４画素で共有する場合の実施形態であったが、本第７実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを２画素で共有する場合の実施形態である。
【0054】
図１０は、第７実施形態の固体撮像素子の説明図である。
図１０（Ａ）は、第７実施形態の固体撮像素子の断面図である。
また図１０（Ｂ）は、第７実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１０において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
図１０（Ａ）は、第７実施形態の固体撮像素子の断面図である。
また図１０（Ｂ）は、第７実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１０において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【0055】
第７実施形態の撮像素子１０Ｆは、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、共有される一対のフォトディテクタＰＤ１１及びフォトディテクタＰＤ１２に対応する一対のトランスファゲートＴＧが絶縁材料膜ＩＳ上に形成されている。
【0056】
各トランスファゲートＴＧの周面には、絶縁材料（例えば、ＳｉＯ２）で、いわゆるサイドウォールＳＷが形成され、さらに各トランスファゲートＴＧの上面もサイドウォールＳＷと同一材料の絶縁材料膜ＩＳ１が形成されている。
【0057】
また、サイドウォールＳＷで囲まれた領域には、導電材料膜（例えば、Ｎ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉ［Ｎ型ポリシリコン］、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等）膜で形成された引出電極ＣＰＳが形成されている。
さらに引出電極ＣＰＳの下方であって、サイドウォールＳＷで囲まれた領域の下方には、ドナーとなるイオンを拡散させたフローティングデフュージョン部ＦＤが形成されている。
さらに引出電極ＣＰＳの下方であって、サイドウォールＳＷで囲まれた領域の下方には、ドナーとなるイオンを拡散させたフローティングデフュージョン部ＦＤが形成されている。
【0058】
この場合においても第１実施形態と同様に、引出電極ＣＰＳはセルフアラインメントで形成できるため、合わせ余裕を考慮することなく、トランスファゲートＴＧ同士の距離を狭めることが可能となっている。
【0059】
さらに、引出電極ＣＰＳをＮ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉにより形成（成膜）した後、この引出電極ＣＰＳからドナーとなるイオンを基板ＳＵＢ（例えば、シリコン基板）に拡散させる（ドーピングさせる）ことにより、平均投影飛程Ｒｐが短いＮ＋拡散層としてのフローティングディフュージョン部ＦＤを形成しているので、フローティングディフュージョン部ＦＤは、引出電極ＣＰＳの真下に形成されることとなる。
【0060】
したがって、本第７実施形態においても、第１実施形態と同様に、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成するため、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。物理的には０．１μｍ程度の開口として引出電極ＣＰＳを形成することも可能である。
【0061】
これらの結果、本第７実施形態によれば、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの間の距離間隔も狭められるため、フローティングディフュージョン部ＦＤとトランスファゲートＴＧとの間の寄生容量が増えることによりフローティングディフュージョン部ＦＤ昇圧への寄与をより高めて、転送性能を向上できる。
【0062】
［８］第８実施形態
上記各実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを複数画素で共有する場合の実施形態であったが、本第８実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを１画素で用いる場合の実施形態である。
上記各実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを複数画素で共有する場合の実施形態であったが、本第８実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを１画素で用いる場合の実施形態である。
【0063】
図１１は、第８実施形態の固体撮像素子の説明図である。
図１１（Ａ）は、第８実施形態の固体撮像素子の断面図である。
また図１１（Ｂ）は、第８実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１１において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
図１１（Ａ）は、第８実施形態の固体撮像素子の断面図である。
また図１１（Ｂ）は、第８実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１１において、図３の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【0064】
第８実施形態の撮像素子１０Ｇは、上記各実施形態と異なり、トランスファゲートＴＧに対向するトランスファゲートＴＧは、存在していない。
このため、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲うために、トランスファゲートＴＧに対向する位置に、例えば、Ｐｏｌｙ Ｓｉ（トランスファゲートＴＧと同一材料）で形成された平面視Ｃ字状のダミー電極ＤＭ１を形成している。
このため、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲うために、トランスファゲートＴＧに対向する位置に、例えば、Ｐｏｌｙ Ｓｉ（トランスファゲートＴＧと同一材料）で形成された平面視Ｃ字状のダミー電極ＤＭ１を形成している。
【0065】
この結果、トランスファゲートＴＧのサイドウォールＳＷ及びダミー電極ＤＭ１のサイドウォールＳＷ１でフローティングディフュージョン部ＦＤの上部の周囲を囲うことで、引出電極ＣＰＳを形成する領域を構成できる。
【0066】
従って、本第８実施形態によれば、第１実施形態と同様に、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷ及びサイドウォールＳＷ１で開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができ、、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0067】
［９］第９実施形態
上記第８実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを１画素で用いる場合にダミー電極を用いて、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲う構成としていたが、本第９実施形態は、トランスファゲートＴＧの上面を覆う絶縁材料膜ＩＳ１及びトランスファゲートＴＧのサイドウォールＳＷにより引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲う構成とした実施形態である。
上記第８実施形態は、一つのフローティングディフュージョン部ＦＤを１画素で用いる場合にダミー電極を用いて、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲う構成としていたが、本第９実施形態は、トランスファゲートＴＧの上面を覆う絶縁材料膜ＩＳ１及びトランスファゲートＴＧのサイドウォールＳＷにより引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲う構成とした実施形態である。
【0068】
【0069】
第９実施形態の撮像素子１０Ｈは、第８実施形態と同様にトランスファゲートＴＧに対向するトランスファゲートＴＧは、存在していない。
このため、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲うために、トランスファゲートＴＧに対向する位置に、ＳｉＯ２で形成された絶縁材料膜ＩＳ１を残したままとしている。
このため、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲うために、トランスファゲートＴＧに対向する位置に、ＳｉＯ２で形成された絶縁材料膜ＩＳ１を残したままとしている。
【0070】
この結果、トランスファゲートＴＧのサイドウォールＳＷ及び絶縁材料膜ＩＳ１でフローティングディフュージョン部ＦＤの上部の周囲を囲うことで、引出電極ＣＰＳを形成する領域を構成できる。
【0071】
従って、本第９実施形態によれば、第８実施形態と同様に、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷ及び絶縁材料膜ＩＳ１で開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができ、、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
他の効果については、第１実施形態と同様である。
【0072】
［１０］第１０実施形態
上記各実施形態においては、トランスファゲートＴＧが長方形状の場合の実施形態であったが、本第１０実施形態は、トランスファゲートＴＧを対応する長方形状のフォトディテクタの角部に配置するために平面視Ｌ字形状のトランスファゲートＴＧ１とした場合の実施形態である。
上記各実施形態においては、トランスファゲートＴＧが長方形状の場合の実施形態であったが、本第１０実施形態は、トランスファゲートＴＧを対応する長方形状のフォトディテクタの角部に配置するために平面視Ｌ字形状のトランスファゲートＴＧ１とした場合の実施形態である。
【0073】
【0074】
本第１０実施形態の固体撮像素子１０Ｉにおいても、第８実施形態と同様に、トランスファゲートＴＧに対向するトランスファゲートＴＧは、存在していない。
【0075】
このため、引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲うために、トランスファゲートＴＧに対向する位置に、例えば、Ｐｏｌｙ Ｓｉで形成された平面視Ｌ字状のダミー電極ＤＭ２を形成している。
【0076】
この結果、トランスファゲートＴＧのサイドウォールＳＷ及びダミー電極ＤＭ２のサイドウォールＳＷ１でフローティングディフュージョン部ＦＤの上部の周囲を囲うことで、引出電極ＣＰＳを形成する領域を構成できる。
【0077】
従って、本第１０実施形態によれば、第１実施形態と同様に、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷ及びサイドウォールで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができ、、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
他の効果については、第８実施形態と同様である。
他の効果については、第８実施形態と同様である。
【0078】
［１１］第１１実施形態
本第１１実施形態は、平面視Ｕ字形状のトランスファゲートＴＧ１とした場合の実施形態である。
図１４は、第１１実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１４において、図１１の第８実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
本第１１実施形態は、平面視Ｕ字形状のトランスファゲートＴＧ１とした場合の実施形態である。
図１４は、第１１実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１４において、図１１の第８実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【0079】
本第１１実施形態の固体撮像素子１０Ｊにおいても、第８実施形態と同様に、トランスファゲートＴＧに対向するトランスファゲートＴＧは、存在していない。
【0080】
このため、フォトディテクタＰＤ４１に対応する引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を絶縁材料膜で囲うために、平面視Ｕ字形状を有するトランスファゲートＴＧ２に対向する位置に、例えば、Ｐｏｌｙ Ｓｉで形成された平面視I字状のダミー電極ＤＭ３を形成している。
【0081】
この結果、トランスファゲートＴＧ２のサイドウォールＳＷ及びダミー電極ＤＭ３のサイドウォールでフローティングディフュージョン部ＦＤの上部の周囲を囲うことで、引出電極ＣＰＳを形成する領域を構成できる。
【0082】
従って、本第１１実施形態によっても、第１実施形態と同様に、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷ及びサイドウォールで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができ、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧ２と引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
他の効果については、第８実施形態と同様である。
他の効果については、第８実施形態と同様である。
【0083】
［１２］第１２実施形態
本第１１実施形態は、平面視Ｕ字形状のトランスファゲートＴＧ１とした場合の実施形態である。
図１５は、第１２実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１５において、図１１の第８実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
本第１１実施形態は、平面視Ｕ字形状のトランスファゲートＴＧ１とした場合の実施形態である。
図１５は、第１２実施形態の固体撮像素子の平面図である。
図１５において、図１１の第８実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【0084】
本第１２実施形態の固体撮像素子１０Ｋにおいても、第８実施形態と同様に、トランスファゲートＴＧ３に対向するトランスファゲートＴＧは、存在していない。
【0085】
しかしながら、トランスファゲートＴＧ３自体がフォトディテクタＰＤ５１に対応する引出電極ＣＰＳを形成するための領域の周囲を囲む形状をゆうしているため、トランスファゲートＴＧ３のサイドウォールでフローティングディフュージョン部ＦＤの上部の周囲を囲うことで、引出電極ＣＰＳを形成する領域を構成できる。
【0086】
従って、本第１２実施形態によっても、第１実施形態と同様に、絶縁材料膜であるトランスファゲートＴＧ３のサイドウォールで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成することができ、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧ３と引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
他の効果については、第８実施形態と同様である。
他の効果については、第８実施形態と同様である。
【0087】
［１３］第１３実施形態
上記各実施形態は、トランスファゲートＴＧに対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続する引出電極ＣＰＳを設ける場合のものであったが、本第１３実施形態は、トランスファゲートＴＧに対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続する引出電極ＣＰＳを設けるとともに、リセットトランジスタＴＲ２に対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに配線を接続する場合の実施形態である。
上記各実施形態は、トランスファゲートＴＧに対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続する引出電極ＣＰＳを設ける場合のものであったが、本第１３実施形態は、トランスファゲートＴＧに対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続する引出電極ＣＰＳを設けるとともに、リセットトランジスタＴＲ２に対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに配線を接続する場合の実施形態である。
【0088】
図１６は、第１３実施形態の説明図である。
図１６（Ａ）は、ジャンクション（Junction）分離を行う場合のリセットトランジスタの断面図である。
図１６（Ｂ）は、ＳＴＩ（Shallow trench isolation）分離を行う場合のリセットトランジスタの断面図である。
また、図１７は、第１３実施形態の平面図である。
図１６（Ａ）は、ジャンクション（Junction）分離を行う場合のリセットトランジスタの断面図である。
図１６（Ｂ）は、ＳＴＩ（Shallow trench isolation）分離を行う場合のリセットトランジスタの断面図である。
また、図１７は、第１３実施形態の平面図である。
【0089】
図１６（Ａ）に示すように、ジャンクション（Junction）分離を行う場合には、フローティングディフュージョン部ＦＤは、例えば、導電材料としてＰｏｌｙ Ｓｉで形成されたメタル配線ＷＩＲを介して入力されたゲート制御信号の電荷を電圧信号に変換してゲート端子ＧＴに印可して、リセットトランジスタＴＲ２を駆動することとなる。
【0090】
図１７に示すように、リセットトランジスタＴＲ２とフォトディテクタＰＤ２１に対応するフローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続される引出電極ＣＰＳは、メタル配線ＷＩＲ１を介して電気的に接続される。
【0091】
また、図１６（Ｂ）に示すように、ＳＴＩ（Shallow trench isolation）分離を行う場合にも、ソース／ドレインを構成するための不純物熱拡散領域ＮＳＤ及びフローティングディフュージョン部ＦＤは、ＳＴＩにより周囲領域から分離されており、フローティングディフュージョン部ＦＤは、例えば、導電材料としてＰｏｌｙ Ｓｉで形成されたメタル配線ＷＩＲ１を介して入力されたゲート制御信号の電荷を電圧信号に変換してゲート端子ＧＴに印可して、リセットトランジスタＴＲ２を駆動することとなる。
【0092】
ここで、第１３実施形態の撮像素子の製造方法について説明する。
図１８は、第１３実施形態の固体撮像素子の概要製造方法の説明図である。
まず、図１７（Ａ）に示すように、トランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴの形成領域の酸化を行い、ＳｉＯ２の絶縁材料膜を形成する。続いて、トランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴを形成するためのＰｏｌｙ ＳｉのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行い、さらにトランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴを覆う絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法により形成する。
図１８は、第１３実施形態の固体撮像素子の概要製造方法の説明図である。
まず、図１７（Ａ）に示すように、トランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴの形成領域の酸化を行い、ＳｉＯ２の絶縁材料膜を形成する。続いて、トランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴを形成するためのＰｏｌｙ ＳｉのＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行い、さらにトランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴを覆う絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤ法により形成する。
【0093】
そして、トランスファゲートＴＧ及びゲートＧＴに対応する部分を残して開口して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法によりエッチングする。
さらに酸化処理を行う。
さらに酸化処理を行う。
【0094】
続いて、サイドウォールＳＷを形成するために絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤにより形成し、サイドウォールＳＷが所定の形状となるように反応性イオンエッチング法によりエッチングする。
【0095】
次にサイドウォールＳＷを構成している絶縁材料（上述の例では、ＳｉＯ２）とは選択的にエッチングが行える第２の絶縁材料（本例では、ＳｉＮ）を用いて、ＣＶＤにより第２の絶縁材料膜を形成する。
【0096】
そして湿式エッチングにより、酸化膜形成時のマスクとして機能する第２の絶縁材料膜ＩＳ２を形成する。
これらの結果、図１７（Ａ）に示すような状態となる。
これらの結果、図１７（Ａ）に示すような状態となる。
【0097】
次に２回目の酸化処理を行って、第３の絶縁材料膜ＩＳ３を形成する。
この結果、図１７（Ｂ）に示すような状態となる。
この結果、図１７（Ｂ）に示すような状態となる。
【0098】
そして第２の絶縁材料膜ＩＳ２に対応する部分を開口して湿式エッチング法により第２の絶縁材料膜を除去する。
続いて、Ｎ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉの導電材料膜をＣＶＤ法により形成する。
続いて、Ｎ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉの導電材料膜をＣＶＤ法により形成する。
【0099】
そして、引出電極ＣＰＳ及び画素トランジスタのゲート端子に対応する部分を開口して反応性イオンエッチング法によりエッチングして、引出電極ＣＰＳ及びメタル配線ＷＩＲ１を形成する。
この結果、図１７（Ｃ）に示すような状態となる。
この結果、図１７（Ｃ）に示すような状態となる。
【0100】
次に画素トランジスタのゲート端子のサイドウオールＳＷを形成するための絶縁材料膜としてのＳｉＯ２をＣＶＤにより形成し、サイドウォールＳＷが所定の形状となるように反応性イオンエッチング法によりエッチングする。
【0101】
続いて酸化処理を行い、フローティングディフュージョン部ＦＤの形成領域及びリセットトランジスタＴＲ２のＮ型イオン注入領域ＮＳＤに熱拡散によりイオン注入を行い、Ｎ＋拡散層を形成して処理を終了する。
【0102】
なお、Ｐｏｌｙ ＳｉからのＮ＋拡散層の形成によるフローティングディフュージョン部ＦＤの形成を行うのではなく、Ｐｏｌｙ Ｓｉ形成前にＮ＋イオンインジェクション（イオン注入、イオンドーピング）を行うように構成することも可能である。
【0103】
これらの結果、第１３実施形態の固定撮像素子が形成される。
以上の説明のように第１３施形態の固定撮像素子によれば、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成するため、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
以上の説明のように第１３施形態の固定撮像素子によれば、絶縁材料膜であるサイドウォールＳＷで開口された領域にセルフアラインメントにより引出電極ＣＰＳを形成するため、位置合わせの制限を受けることなく、トランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの距離を狭められる。
【0104】
さらには、これと並行して、リセットトランジスタＴＲ２のゲートＧＴに配線ＷＩＲ１及びフローティングディフージョン部ＦＤ及びＮ型イオン注入領域ＮＳＤを形成できる。
【0105】
以上においては、引出電極の形成後に、引出電極を介してを介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、リセットトランジスタＴＲ２のソース端子との配線を形成する場合について説明したが、同様の手法により、増幅トランジスタＴＲ３において、引出電極の形成過程と並行して、引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、増幅トランジスタＴＲ３のゲート端子に対する配線を形成するように構成することも可能である。
【0106】
これらの結果、簡易な手順でトランスファゲートＴＧと引出電極ＣＰＳとの間の距離間隔も狭められるため、フローティングディフュージョン部ＦＤとトランスファゲートＴＧとの間の寄生容量が増えることによりフローティングディフュージョン部ＦＤ昇圧への寄与をより高めて、転送性能を向上できる。
【0107】
［１４］実施形態の効果
以上の説明のように、本実施形態によれば、位置合わせの問題によりコンタクトが形成できないような小面積のフローティングディフュージョン部ＦＤを形成することが可能となり、微細化に対応したフローティングディフュージョン部ＦＤの形成が可能になる。そして、小面積のフローティングディフュージョン部ＦＤ形成により高変換効率を実現できる。
以上の説明のように、本実施形態によれば、位置合わせの問題によりコンタクトが形成できないような小面積のフローティングディフュージョン部ＦＤを形成することが可能となり、微細化に対応したフローティングディフュージョン部ＦＤの形成が可能になる。そして、小面積のフローティングディフュージョン部ＦＤ形成により高変換効率を実現できる。
【0108】
また、フローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続される引出電極ＣＰＳ（例えば、Ｐｏｌｙ Ｓｉ）がトランスファゲートＴＧとオーバーラップしているためフローティングディフュージョン部ＦＤの昇圧も効果的に行え、高精度で信号読み出しが行える。
【0109】
また、トランスファゲートＴＧとフローティングディフュージョン部ＦＤに電気的に接続される引出電極ＣＰＳを構成するＰｏｌｙ ＳｉをＮ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉとし、トランスファゲートＴＧを構成するＰｏｌｙ ＳｉをＰ＋Ｐｏｌｙ Ｓｉとすることにより、トランスファゲートＴＧ下におけるバンドギャップ内のフェルミ準位のピニング(pinning)を強化することができる。
【0110】
［１５］実施形態の変形例
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【0111】
以上の説明においては、導電材料としてＰｏｌｙ Ｓｉを用いていたがこれに限られるものではない。
同様に絶縁材料として、ＳｉＯ２及びＳｉＮを用いていたが、製造上、選択的にエッチング可能な絶縁材料の組合せであればこれに限られるものではない。
同様に絶縁材料として、ＳｉＯ２及びＳｉＮを用いていたが、製造上、選択的にエッチング可能な絶縁材料の組合せであればこれに限られるものではない。
【0112】
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
（１）
トランスファゲートと、
前記トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、
周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端が前記フローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、前記電圧信号を伝送するＮ型のポリシリコン、アモルファスシリコン、あるいは、単結晶のシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、
を備えた固体撮像素子。
（２）
前記フローティングディフュージョン部は、Ｎ＋半導体で構成されており、
前記フローティングディフュージョン部の周囲にＮ－半導体領域を備えた、
（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記撮像素子を平面視した場合に、前記引出電極の面積を前記絶縁膜により囲われている領域の面積よりも大きくなるように、前記トランスファゲートに対してオーバーラップさせる、
（１）又は（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記トランスファゲートは、Ｐ＋ポリシリコンで形成されている、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（５）
前記引出電極は、複数の画素で共有されている、
（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（６）
絶縁材料膜を介して隣接された前記トランスファゲート同士の距離を広げ、対向する前記トランスファーゲート間にも前記引出電極を形成した、
（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記トランスファゲートに対して前記フローティングディフュージョン部を介した位置に他のトランスファゲートが位置していない場合に、当該位置にダミー電極を配置し、前記ダミー電極のサイドウォールを覆う絶縁材料膜を前記引出電極を囲む絶縁材料膜の一部とする、
（１）乃至（６）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（８）
前記トランスファゲートと前記ダミー電極とは、同一の導電性材料膜で形成した、
（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記トランスファゲートに対して前記フローティングディフュージョン部を介した位置に他のトランスファゲートが位置していない場合に、当該位置に絶縁材料膜を形成して、前記引出電極を囲む絶縁材料膜の一部とする、
（１）乃至（８）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（１０）
前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、隣設された増幅トランジスタのゲート端子との配線が形成されている、
（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（１１）
前記引出電極を介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、隣接されたリセットトランジスタのソース端子との配線が形成されている、
（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（１２）
半導体基板上に第１絶縁材料で第１絶縁材料膜で覆われたトランスファゲートを形成する過程と、
引出電極とＳｉ面の接続予定位置に前記第１絶縁材料に対して選択的にエッチング可能な第２絶縁材料でマスクを形成する過程と、
前記マスクが形成された状態で酸化処理を行い前記接続予定位置が酸化されないようにする過程と、
前記第２絶縁材料を選択的にエッチングして除去する過程と、
引出電極の形成予定位置に導電材料で導電材料膜を形成して前記引出電極を形成する過程と、
前記引出電極を介して、熱拡散により、フローティングディフュージョン部を形成する過程と、
を備えた固体撮像素子の製造方法。
（１３）
前記固体撮像素子は、増幅トランジスタを備え、
前記引出電極の形成過程と並行して、前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、前記増幅トランジスタのゲート端子に対する配線を形成する過程を備えた
（１２）に記載の固体撮像素子の製造方法。
（１４）
前記固体撮像素子は、リセットトランジスタを備え、
前記引出電極の形成後に、前記引出電極を介してを介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、前記リセットトランジスタのソース端子との配線を形成する過程を備えた
（１２）又は（１３）に記載の固体撮像素子の製造方法。
（１）
トランスファゲートと、
前記トランスファゲートを介してフォトダイオードから転送された信号電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン部と、
周縁部が絶縁材料膜で囲まれ、一端が前記フローティングディフュージョン部に電気的に接続されて、前記電圧信号を伝送するＮ型のポリシリコン、アモルファスシリコン、あるいは、単結晶のシリコンのいずれかで構成された導電材料膜で形成された引出電極と、
を備えた固体撮像素子。
（２）
前記フローティングディフュージョン部は、Ｎ＋半導体で構成されており、
前記フローティングディフュージョン部の周囲にＮ－半導体領域を備えた、
（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記撮像素子を平面視した場合に、前記引出電極の面積を前記絶縁膜により囲われている領域の面積よりも大きくなるように、前記トランスファゲートに対してオーバーラップさせる、
（１）又は（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記トランスファゲートは、Ｐ＋ポリシリコンで形成されている、
（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（５）
前記引出電極は、複数の画素で共有されている、
（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（６）
絶縁材料膜を介して隣接された前記トランスファゲート同士の距離を広げ、対向する前記トランスファーゲート間にも前記引出電極を形成した、
（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記トランスファゲートに対して前記フローティングディフュージョン部を介した位置に他のトランスファゲートが位置していない場合に、当該位置にダミー電極を配置し、前記ダミー電極のサイドウォールを覆う絶縁材料膜を前記引出電極を囲む絶縁材料膜の一部とする、
（１）乃至（６）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（８）
前記トランスファゲートと前記ダミー電極とは、同一の導電性材料膜で形成した、
（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
前記固体撮像素子を平面視した場合に、前記トランスファゲートに対して前記フローティングディフュージョン部を介した位置に他のトランスファゲートが位置していない場合に、当該位置に絶縁材料膜を形成して、前記引出電極を囲む絶縁材料膜の一部とする、
（１）乃至（８）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（１０）
前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、隣設された増幅トランジスタのゲート端子との配線が形成されている、
（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（１１）
前記引出電極を介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、隣接されたリセットトランジスタのソース端子との配線が形成されている、
（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の固体撮像素子。
（１２）
半導体基板上に第１絶縁材料で第１絶縁材料膜で覆われたトランスファゲートを形成する過程と、
引出電極とＳｉ面の接続予定位置に前記第１絶縁材料に対して選択的にエッチング可能な第２絶縁材料でマスクを形成する過程と、
前記マスクが形成された状態で酸化処理を行い前記接続予定位置が酸化されないようにする過程と、
前記第２絶縁材料を選択的にエッチングして除去する過程と、
引出電極の形成予定位置に導電材料で導電材料膜を形成して前記引出電極を形成する過程と、
前記引出電極を介して、熱拡散により、フローティングディフュージョン部を形成する過程と、
を備えた固体撮像素子の製造方法。
（１３）
前記固体撮像素子は、増幅トランジスタを備え、
前記引出電極の形成過程と並行して、前記引出電極を形成する前記導電材料膜と同一の導電材料膜で、前記増幅トランジスタのゲート端子に対する配線を形成する過程を備えた
（１２）に記載の固体撮像素子の製造方法。
（１４）
前記固体撮像素子は、リセットトランジスタを備え、
前記引出電極の形成後に、前記引出電極を介してを介してＮ型ドーパントを拡散することにより形成したフローティングディフュージョン部により、前記リセットトランジスタのソース端子との配線を形成する過程を備えた
（１２）又は（１３）に記載の固体撮像素子の製造方法。
【符号の説明】
【0113】
１０、１０Ａ～１０Ｋ 固体撮像素子
ＣＰＳ 引出電極
ＣＳ コンタクト面
ＣＰＳ１、ＣＰＳ２ 引出電極
ＤＭ１～ＤＭ３ ダミー電極
ＤＭ２ ダミー電極
ＤＭ３ ダミー電極
ＥＳＷ サイドウォール拡張部（サイドウォールＳＷ）
ＦＤ フローティングディフュージョン部
ＧＴ ゲート
ＩＳ、ＩＳ１ 絶縁材料膜
ＩＳ２ 第２の絶縁材料膜
ＩＳ３ 第３の絶縁材料膜
ＩＳ４ 絶縁材料膜
ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ１１、ＰＤ１２ フォトディテクタ
ＰＤ２１ フォトディテクタ
ＰＤ４１ フォトディテクタ
ＰＤ５１ フォトディテクタ
ＳＵＢ 基板
ＳＷ、ＳＷ１ サイドウォール
ＴＧ、ＴＧ１～ＴＧ３ トランスファゲート
ＴＲ１ 転送トランジスタ
ＴＲ２ リセットトランジスタ
ＴＲ３ 増幅トランジスタ
ＴＲ４ 選択トランジスタ
ＷＩＲ、ＷＩＲ１ メタル配線（信号配線）
ＣＰＳ 引出電極
ＣＳ コンタクト面
ＣＰＳ１、ＣＰＳ２ 引出電極
ＤＭ１～ＤＭ３ ダミー電極
ＤＭ２ ダミー電極
ＤＭ３ ダミー電極
ＥＳＷ サイドウォール拡張部（サイドウォールＳＷ）
ＦＤ フローティングディフュージョン部
ＧＴ ゲート
ＩＳ、ＩＳ１ 絶縁材料膜
ＩＳ２ 第２の絶縁材料膜
ＩＳ３ 第３の絶縁材料膜
ＩＳ４ 絶縁材料膜
ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ１１、ＰＤ１２ フォトディテクタ
ＰＤ２１ フォトディテクタ
ＰＤ４１ フォトディテクタ
ＰＤ５１ フォトディテクタ
ＳＵＢ 基板
ＳＷ、ＳＷ１ サイドウォール
ＴＧ、ＴＧ１～ＴＧ３ トランスファゲート
ＴＲ１ 転送トランジスタ
ＴＲ２ リセットトランジスタ
ＴＲ３ 増幅トランジスタ
ＴＲ４ 選択トランジスタ
ＷＩＲ、ＷＩＲ１ メタル配線（信号配線）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】