固体摄像装置的制作方法

本发明涉及一种固体摄像装置。

背景技术：

已知有包含排列于第一方向的多个光电转换部、在与第一方向正交的第二方向上与对应的光电转换部排列且存储在对应的光电转换部产生的电荷多个电荷存储部、取得分别自多个电荷存储部传输的电荷并向第一方向传输而输出的电荷输出部的固体摄像装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的固体摄像装置中，电荷存储部包含沿着第二方向配置并且以朝向第二方向提高电势的方式分别被给予规定的电位的至少两个栅极电极。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-151364号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在上述那样的固体摄像装置中，为了动态范围的扩大及SN比的提高，优选使各电荷存储部的饱和电荷量增大。在该情况下，通过增大电荷存储部的第二方向上的尺寸，可实现电荷存储部的饱和电荷量的增大。随着电荷存储部的第二方向上的尺寸变大，电荷存储部所存储的电荷的传输时间变长。电荷的传输时间的增加成为阻碍固体摄像装置中的电荷传输的高速化、即摄像的高速化的主要原因。由于电荷传输的高速化的限制，在欲缩短电荷的传输时间的情况下，电荷不被传输而残留于电荷存储部。其结果，有产生图像滞后(残像)的担忧。这样，饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化处于互相权衡的关系。

对于饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的要求日益提高。根据本发明人等的研究，即使在专利文献1所记载的固体摄像装置中，在饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的兼备的观点上还有改善的余地。

本发明的一个方式的目的在于，提供一种可以较高的水平实现饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的兼备的固体摄像装置。

解决问题的技术手段

本发明的一个方式是一种固体摄像装置，包含：多个光电转换部，其排列于第一方向；多个电荷存储部，其在与第一方向正交的第二方向上与对应的光电转换部排列，且存储在对应的光电转换部产生的电荷；电荷输出部，其取得分别自多个电荷存储部传输的电荷，并向上述第一方向传输而输出。各光电转换部包含：光感应区域，其根据光入射而产生电荷；电位梯度形成部，其相对于光感应区域形成沿着第二方向升高的电位梯度，且向第二方向促进光感应区域中的电荷的移动。各电荷存储部包含：杂质浓度朝向第二方向阶段性地单向变化的多个区域；及以横跨杂质浓度阶段性地不同的多个区域的方式配置且对多个区域施加电场的电极。

电荷存储部中，利用通过电极施加的电场，调整该电极正下方的区域中的电势的深度。电极中的第二方向上的中途部分(例如，第二方向上的中央部分)所产生的电场较电极中的第二方向上的端部所产生的电场更弱。因此，电极的上述中途部分正下方的区域中的电势的深度未被适当地调整。在该情况下，无法充分地促进第二方向上的电荷的移动，有电荷的传输时间增大的担忧。另外，有阻碍电荷存储部的第二方向上的大尺寸化(饱和电荷量的增大)的担忧。

本方式中，电荷存储部具有杂质浓度朝向第二方向阶段性地单向变化的多个区域，且电荷存储部所具有的电极配置为横跨杂质浓度阶段性地不同的多个区域。因此，即使在电极中的第二方向上的中途部分所形成的电场较弱的情况下，由于在该中途部分正下方的区域杂质浓度阶段性地单向变化，因此，电极的上述中途部分正下方的区域中的电势的深度被适当地调整。由此，充分地促进第二方向上的电荷的移动，缩短电荷的传输时间。另外，不会阻碍电荷存储部的第二方向上的大尺寸化(饱和电荷量的增大)。

也可以是各电荷存储部具有作为多个区域的在第二方向上排列的第一区域与第二区域，第一区域与第二区域中，通过对第一区域与第二区域注入杂质，且对注入了杂质的第二区域进一步注入杂质，从而使杂质浓度阶段性地单向变化。在该情况下，可简单地实现杂质浓度朝向第二方向阶段性地单向变化的多个区域。

也可以是第二区域在第二方向上与光感应区域邻接，光感应区域通过与第二区域一起注入杂质，从而使杂质浓度与第二区域同等。在该情况下，在第二方向上邻接的光感应区域与第二区域之间难以产生电势的势垒或阱。因此，可防止阻碍自光感应区域向电荷存储部的电荷传输。

也可以还包含在第一方向上与各电荷存储部排列且将电荷存储部所存储的电荷排出的多个电荷排出部。在该情况下，例如，在电荷存储部产生超过该电荷存储部的存储容量的电荷时，可通过电荷排出部排出超过存储容量的部分的电荷。由此，可防止自超过存储容量的电荷存储部溢出的电荷向其他电荷存储部漏出的、所谓晕散(blooming)。

也可以是随着朝向第二方向，各电荷存储部的第一方向上的宽度变大。在该情况下，不阻碍来自电荷存储部的第二方向上的电荷的流动而可配置电荷排出部。

也可以是各电荷排出部包含排出电荷的漏极区域、位于电荷存储部与漏极区域之间且控制电荷自电荷存储部向漏极区域的流入的栅极区域，漏极区域在邻接于第一方向的电荷排出部间被共用。在该情况下，可实现电荷排出部的空间节省化。

发明的效果

根据本发明的上述一个方式，可提供一种可以较高的水平实现饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的兼备的固体摄像装置。

附图说明

图1是显示一个实施方式所涉及的固体摄像装置的平面结构的图。

图2是显示沿着图1中的II－II线的剖面结构的概念图。

图3是用以说明储存部的结构的图。

图4是用以说明在本实施方式所涉及的固体摄像装置中形成的电势的变化的图。

图5是用以说明储存部中的多个区域的形成过程的图。

图6是用以说明对比例1的图。

图7是用以说明对比例1的图。

图8是用以说明对比例1的图。

图9是用以说明对比例2的图。

图10是用以说明对比例3的图。

图11是显示本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的剖面结构的概念图。

图12是用以说明储存部的结构的图。

图13是用以说明储存部中的多个区域的形成过程的图。

图14是用以说明本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构的图。

图15是用以说明本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构的图。

图16是用以说明本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构的图。

图17是用以说明本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构的图。

图18是用以说明本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。再者，说明中，对同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号，并省略重复的说明。

参照图1～图4，对本实施方式所涉及的固体摄像装置SI的结构进行说明。图1是显示本实施方式所涉及的固体摄像装置的平面结构的图。图2是显示沿着图1中的II－II线的剖面结构的图。图3是用以说明储存(storage)部的结构的图。图4是用以说明在本实施方式所涉及的固体摄像装置中形成的电势的变化的图。图4中，图面向下为电势的正方向。图4中，黑圆圈表示电荷。

如图1所示，固体摄像装置SI包含受光部1、多个储存部3、多个传输部5、及作为电荷输出部的移位寄存器7。固体摄像装置SI为例如BT(Back-Thinned(薄背型))-CCD线性影像传感器。

受光部1具有多个光电转换部10。多个光电转换部10排列于第一方向D1。多个光电转换部10分别具有光感应区域11及电位梯度形成部13。即，受光部1具有多个光感应区域11及多个电位梯度形成部13。

光感应区域11感应光的入射而产生对应于入射光的强度的电荷。光感应区域11的平面形状呈由两条长边与两条短边形成的矩形状。多个光感应区域11排列于第一方向D1。本实施方式中，第一方向D1是沿着光感应区域11的短边方向的方向。多个光感应区域11以第一方向D1为一维方向，以矩阵状配置于该一维方向。一个光感应区域11构成受光部1中的一个像素。本实施方式中，图1中，自右向左的一个方向及自左向右的一个方向分别为第1方向D1。

各电位梯度形成部13分别对应于光感应区域11而配置。电位梯度形成部13相对于对应的光感应区域11，形成沿着与第一方向D1交叉的第二方向D2升高的电位梯度。本实施方式中，第一方向D1与第二方向D2正交，第二方向D2是沿着光感应区域11的长边方向且自一方的短边朝向另一方的短边的一个方向。通过电位梯度形成部13，光感应区域11所产生的电荷自光感应区域11的另一方的短边侧排出。即，电位梯度形成部13形成光感应区域11的另一方的短边侧高于光感应区域11的一方的短边侧的电位梯度。

各储存部3分别对应于光感应区域11且配置于光感应区域11的另一方的短边侧。即，多个储存部3以在光感应区域11的另一方的短边侧，在第二方向D2上与光感应区域11(光电转换部10)排列的方式配置。储存部3位于光感应区域11与传输部5之间。本实施方式中，通过电位梯度形成部13自光感应区域11排出的电荷存储于储存部3。存储于储存部3的电荷被送至对应的传输部5。储存部3作为电荷存储部而发挥功能。即，固体摄像装置SI包含多个电荷存储部。

各传输部5分别对应于储存部3且配置于对应的储存部3与移位寄存器7之间。即，多个传输部5在光感应区域11的另一方的短边侧，以在第二方向D2上与储存部3排列的方式配置。传输部5位于储存部3与移位寄存器7之间。传输部5取得存储于储存部3的电荷且将取得的电荷向移位寄存器7传输。

移位寄存器7配置为与各储存部3夹持各传输部5。即，移位寄存器7配置于光感应区域11的另一方的短边侧。移位寄存器7取得自各传输部5传输的电荷，并向第一方向D1传输而依次输出至输出段17。自移位寄存器7输出的电荷通过输出段17而转换为电压，作为每个光感应区域11的电压而输出至固体摄像装置SI的外部。输出段17由例如浮动扩散放大器(FDA)等构成。

在邻接的光感应区域11之间、邻接的储存部3之间、及邻接的传输部5之间配置有隔离区域。隔离区域实现光感应区域11之间、储存部3之间、及传输部5之间的各个中的电性分离。

受光部1、多个储存部3、多个传输部5、及移位寄存器7也如图2所示，形成于半导体基板20。即，固体摄像装置SI包含半导体基板20。半导体基板20包含：p型半导体层21，其成为半导体基板20的基体；形成于p型半导体层21的一面侧的n^--型半导体层22、n^-型半导体层23、n型半导体层24、26、28、n^----型半导体层25、27、及p⁺型半导体层29。本实施方式中，使用硅基板作为半导体基板20。p型及n型的各导电类型也可以更换为与上述的相反。

对导电类型标注的“+”表示高杂质浓度。对导电类型标注的“-”表示低杂质浓度。低杂质浓度也包含标注了“-”的导电类型的杂质的一部分通过与标注了“-”的导电类型相反的导电类型的杂质而被补偿，由此，表观上为低杂质浓度的方式。“-”的数量表示标注了“-”的导电类型的杂质的浓度的程度。“-”的数量越多，标注了“-”的导电类型的杂质的浓度越低。作为n型杂质，有N、P或As等。作为p型杂质，有B或Al等。

p型半导体层21与n^--型半导体层22形成pn结，通过n^--型半导体层22，构成利用光的入射而产生电荷的光感应区域11。n^--型半导体层22在平面视图中呈由两条长边与两条短边形成的矩形状。n^--型半导体层22沿着第一方向D1排列，以矩阵状位于一维方向。即，各n^--型半导体层22排列于沿着n^--型半导体层22的短边方向的方向。上述隔离区域可由p⁺型半导体层构成。

对于n^--型半导体层22，配置有电极31。电极31经由绝缘层(图2中未图示)而形成于n^--型半导体层22上。通过电极31，构成电位梯度形成部13。电极31构成所谓电阻栅极电极，以在第二方向D2上延伸的方式形成。

电极31通过对第二方向D2上的两端(REGL、REGH)给予电位差而形成对应于电极31的第二方向D2上的电阻成分的电位梯度。即，电极31形成沿第二方向D2升高的电位梯度。通过该电位梯度，在n^--型半导体层22中的电极31的正下方的区域，如图4所示，形成电势的倾斜。根据光入射而在n^--型半导体层22产生的电荷沿着电极31的正下方的区域中的电势的倾斜而向第二方向D2移动。

对于n^--型半导体层22与n^-型半导体层23，也如图3所示，配置有电极32。电极32在第二方向D2上与电极31邻接。电极32以经由绝缘层(图3中未图示)而横跨n^--型半导体层22与n^-型半导体层23的方式，形成于n^--型半导体层22与n^-型半导体层23之上。n^-型半导体层23在第二方向D2上与n^--型半导体层22邻接。

对于n^-型半导体层23与n型半导体层24，配置有电极33。电极33在第二方向D2上与电极32邻接。电极33以经由绝缘层(图3中未图示)而横跨n^-型半导体层23与n型半导体层24的方式，形成于n^-型半导体层23与n型半导体层24之上。n型半导体层24在第二方向D2上与n^-型半导体层23邻接。

对电极32施加较施加于电极31的两端的电压高的电压(STG1)。对电极33施加较施加于电极32的电压高的电压(STG2)。因此，n^--型半导体层22与n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域的电势、与n^-型半导体层23与n型半导体层24中的电极33的正下方的区域的电势，低于n^--型半导体层22中的电极31的正下方的区域的电势。因此，沿着电极31的正下方的区域中的电势的倾斜而移动的电荷，流入形成于电极32及电极33的正下方的区域的电势阱内，且存储于该电势阱。

n^--型半导体层22中的电极32的正下方的区域的p型杂质的浓度，较n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域高。即，外观上，n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域的n型杂质的浓度，较n^--型半导体层22中的电极32的正下方的区域高。因此，n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域的电势，较n^--型半导体层22中的电极32的正下方的区域的电势低。

n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域与n^-型半导体层23中的电极33的正下方的区域中，杂质浓度同等。对电极33施加高于电极32的电压。因此，n^-型半导体层23中的电极33的正下方的区域的电势，较n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域的电势低。

n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域的p型杂质的浓度，较n型半导体层24中的电极33的正下方的区域高。即，外观上，n型半导体层24中的电极33的正下方的区域的n型杂质的浓度，较n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域高。因此，n型半导体层24中的电极33的正下方的区域的电势，较n^-型半导体层23中的电极32的正下方的区域的电势低。

通过电极32、33、n^--型半导体层22的一部分(n^--型半导体层22中的第二方向D2上的端部)、n^-型半导体层23、及n型半导体层24，构成储存部3。如上所述，储存部3具有n^--型半导体层22的一部分、n^-型半导体层23、及n型半导体层24作为杂质浓度向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域。储存部3具有以横跨杂质浓度阶段性地不同的多个区域的方式配置的电极32、33。储存部3中的电势，即，两个电极32、33的正下方的区域的电势，如图4所示，沿着第二方向D2阶段性地加深。

本实施方式中，n^--型半导体层22与n^-型半导体层23的界面对应于电极32中的第二方向D2上的中央部分而进行定位。n^-型半导体层23与n型半导体层24的界面对应于电极33中的第二方向D2上的中央部分而进行定位。储存部3中的电极32、33的数量少于杂质浓度阶段性地单向变化的上述多个区域的数量。

在第二方向D2上与电极33邻接，配置有一对传输电极34、35。传输电极34、35经由绝缘层(图3中未图示)而分别形成于n^----型半导体层25及n型半导体层26上。n^----型半导体层25及n型半导体层26以在第二方向D2上与n型半导体层24邻接的方式配置。

自控制电路(未图标)对传输电极34、35给予信号TG。n^----型半导体层25及n型半导体层26的电势的深度，如图4所示，根据给予传输电极34、35的信号TG而改变。由此，存储于电极32、33的正下方的区域的电荷被送出至移位寄存器7。通过传输电极34、35、n^----型半导体层25及n型半导体层26，构成传输部5。

在第二方向D2上与传输电极35邻接，配置有一对传输电极36、37。传输电极36、37经由绝缘层(图3中未图示)而分别形成于n^----型半导体层27及n型半导体层28上。n^----型半导体层27及n型半导体层28以在第二方向D2上与n型半导体层26邻接的方式配置。

自控制电路(未图标)对传输电极36、37给予信号PH。n^----型半导体层27及n型半导体层28的电势的深度，如图4所示，根据给予传输电极36、37的信号PH而改变。由此，自传输部5取得的电荷传输至输出段17。通过传输电极36、37与n^----型半导体层27及n型半导体层28，构成移位寄存器7。

P⁺型半导体层29将n型的各半导体层22、23、24、25、26、27、28与半导体基板20的其他部分电性分离。电极31、32、33、34、35、36、37例如由多晶硅膜构成。上述绝缘层例如由硅氧化膜构成。

接着，参照图5，说明形成储存部3所具有的杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域的过程。图5是用以说明储存部的多个区域的形成过程的图。

准备在p型半导体层21的一面侧具有以规定的浓度添加有n型杂质的n型半导体层41的半导体基板20。n型半导体层41是用以形成光感应区域11与储存部3的区域。

在n型半导体层41中的n^--型半导体层22与n^-型半导体层23的形成预定区域，以规定的浓度添加p型杂质。此处，使用在与形成预定区域对应的位置形成有开口的掩模，通过掩模的开口添加p型杂质。即，在n型半导体层24的形成预定区域未添加p型杂质。由此，n型半导体层41中的未添加p型杂质的区域成为n型半导体层24。若在n型半导体层41添加p型杂质，则补偿n型杂质。由此，表观上，n型半导体层41中的添加有p型杂质的区域成为n型杂质的浓度较低的区域(n^-型半导体层41a)。杂质的添加使用离子注入法等。

接着，在n^--型半导体层22的形成预定区域，进一步以规定的浓度添加p型杂质。此处，使用在对应于形成预定区域的位置形成有开口的掩模，通过掩模的开口添加p型杂质。由此，n型半导体层41中的一度添加有p型杂质的区域成为n^-型半导体层23，二度添加有p型杂质的区域成为n^--型半导体层22。表观上，p型杂质的添加次数越多，n型杂质的浓度变得越低。

通过以上的过程，形成杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n^--型半导体层22、n^-型半导体层23、及n型半导体层24)。n^--型半导体层22构成光感应区域11，并且也构成储存部3。因此，光感应区域11中的n型杂质的浓度及储存部3中的与光感应区域11邻接的区域中的n型杂质的浓度同等。

如上所述，本实施方式中，储存部3包含杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n^--型半导体层22、n^-型半导体层23、及n型半导体层24)、及电极32、33。储存部3的电极32以横跨n^--型半导体层22及n^-型半导体层23的方式配置，另外，电极33以横跨n^-型半导体层23及n型半导体层24的方式配置。因此，即使在各电极32、33中的第二方向D2上的中途部分形成的电场较弱的情况下，由于在该中途部分正下方的区域，杂质浓度阶段性地单向变化，因此，适当地调整了各电极32、33的上述中途部分正下方的区域中的电势的深度。由此，充分地促进储存部3中的第二方向D2上的电荷的移动，缩短了电荷的传输时间。另外，不会阻碍储存部3的第二方向D2上的大尺寸化(饱和电荷量的增大)。

此处，一边与图6～图10所示的对比例1～3进行比较一边确认上述的本实施方式的作用效果。图6～图10中，对比例1～3中，对与本实施方式对应的结构标注与本实施方式相同的符号且省略说明。图6～图10是用以说明对比例1～3的图。

对比例1，如图6中的(a)所示，关于位于各电极31、32、33的正下方的n型的多个半导体层101、102、103、104、105，与本实施方式不同。n型半导体层101位于电极31的正下方的区域，作为光感应区域11而发挥功能。n^-型半导体层102及n型半导体层103位于电极32的正下方的区域。n^-型半导体层104及n型半导体层105位于电极33的正下方的区域。对比例1的储存部3中，杂质浓度朝向第二方向D2重复变化，但未阶段性地单向变化。在多个半导体层101、102、103、104、105，如图6中的(b)所示，形成有电势。储存部3中的电势沿着第二方向D2阶段性地变深。

对比例1中，n^-型半导体层102、104通过经由在与n^-型半导体层102、104对应的位置形成有开口的掩模而对n型的半导体层添加p型杂质而形成。此时，由于上述掩模的位置偏移，如图7中的(a)及图8中的(a)所示，有时在各半导体层102、103、104、105与各电极32、33产生位置偏移。由于在产生上述位置偏移时，如图7中的(b)及图8中的(b)所示，对电势形成未意图的势垒或阱，因此，阻碍电荷传输。由于掩模的位置偏移根据制造固体摄像装置时使用的每个半导体晶圆而不同，因此，在每个半导体晶圆，固体摄像装置的性能不同。由此，每个制品中的性能不均变大。

本实施方式中，储存部3具有在第二方向D2上排列的n^--型半导体层22的一部分(位于n^--型半导体层22中的电极32的正下方的部分)与n^-型半导体层23来作为储存部3所具有的上述多个区域。n^--型半导体层22的上述一部分与n^-型半导体层23中，对n型半导体层41中的n^--型半导体层22与n^-型半导体层23的形成预定区域注入p型杂质，并且对注入了该p型杂质的上述形成预定区域中的n^--型半导体层22的形成预定区域进一步注入p型杂质，从而使杂质浓度阶段性地单向变化。n^--型半导体层22与n^-型半导体层23的界面的第二方向D2上的位置位于电极32中的第二方向D2上的中途部分。因此，即使在产生掩模的位置偏移的情况下，也不会对电势形成势垒或阱，不会阻碍电荷传输。因此，难以产生将掩模的位置偏移作为主要原因的每个制品的性能不均。另外，可简单地实现杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n^--型半导体层22、n^-型半导体层23及n型半导体层24)。

本实施方式中，n^--型半导体层22构成光感应区域11及储存部3。即，n^--型半导体层22包含位于电极31的正下方且构成光感应区域11的区域、及位于电极32的正下方且构成储存部3的区域，该两个区域的杂质浓度同等。表观上，构成光感应区域11的区域(n^--型半导体层22)的n型杂质的浓度较对比例1中的n型半导体层101更低。因此，与n型半导体层101相比，形成于n^--型半导体层22中的电极31的正下方的区域的电势上升。遍及储存部3与传输部5所形成的电势与对比例1相比变深。因此，电荷传输更顺利地进行。在光感应区域11与储存部3之间难以产生电势的势垒或阱，可防止阻碍自光感应区域11向储存部3的电荷传输。

对比例2，如图9中的(a)所示，关于储存部3所具有的多个电极111、112、113、及位于该多个电极的正下方的n型半导体层101，与本实施方式不同。n型半导体层101位于电极31、及电极111、112、113的正下方的区域，作为光感应区域11及储存部3而发挥功能。即，储存部3由n型半导体层101的一部分、及多个电极111、112、113构成。对各电极111、112、113施加不同的电压(STG1、STG2、STG3)，在n型半导体层101，如图9中的(b)所示，形成有电势。储存部3中的电势沿着第二方向D2阶段性地变深。

对比例2中，需要与形成于储存部3的电势的段数对应的数量的电极111、112、113，且有必要在各电极111、112、113连接信号线。因此，有使结构复杂化的担忧。储存部3的第二方向D2上的尺寸会变大电极111、112、113被配置的量。在该情况下，也有储存部3的第二方向D2上的尺寸较基于饱和电荷量的增大的要求的尺寸变大的担忧。

与此相对，本实施方式中，电极32、33的数量比在储存部3所形成的电势的段数更少，连接于该电极32、33的信号线的数量也更少。因此，本实施方式中，固体摄像装置SI的结构较简单，且固体摄像装置SI的制造也容易。抑制了储存部3的第二方向D2上的尺寸比基于饱和电荷量的增大的要求的尺寸更大的情况。

对比例3，如图10所示，关于各电极121、122、123、124、及位于这些电极121、122、123、124的正下方的n型的多个半导体层101、102、103、104、105，与本实施方式不同。n^-型半导体层102位于电极121的正下方的区域，n型半导体层103位于电极122的正下方的区域。n^-型半导体层104位于电极123的正下方的区域，n型半导体层105位于电极124的正下方的区域。电极121与电极122被施加相同电压(STG1)，电极123与电极124被施加相同电压(STG2)。

对比例3中，n^-型半导体层102、104在形成了电极31、电极122、及电极124后，通过将这些电极31、122、124作为掩模，对n型半导体层添加p型杂质而形成。即，n^-型半导体层102、104通过自动对准而形成。因此，不会产生如对比例1那样的掩模的位置偏移，也不会对电势形成未意图的势垒或阱。

由于对比例3具备多个电极121、122、123、124集中于狭窄的区域的结构，因此，连接于各电极121、122、123、124的信号线的配线空间的确保等设计上的限制较多。对比例3中，与对比例2相同，也有储存部3的第二方向D2上的尺寸比基于饱和电荷量的增大的要求的尺寸变大的担忧。

与此相对，本实施方式中，如上所述，固体摄像装置SI的结构较简单，且固体摄像装置SI的制造也容易。抑制了储存部3的第二方向D2上的尺寸比基于饱和电荷量的增大的要求的尺寸变得更大的情况。

如以上所述，本实施方式与对比例1～3相比，实现了优异的作用效果。即，根据本实施方式所涉及的固体摄像装置SI，可以较高的水平实现饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的兼备。

接着，参照图11及图12，说明本实施方式的变形例的结构。图11是显示本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的剖面结构的概念图。图12是用以说明储存部的结构的图。

本变形例所涉及的固体摄像装置SI所具备的半导体基板20包含：p型半导体层21、n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、n型半导体层53、26、28、n^----型半导体层25、27、及p⁺型半导体层29。对于n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53，也如图12所示，配置有电极55。

电极55在第二方向D2上与电极31邻接。电极55以经由绝缘层(图11中未图示)而横跨n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53的方式，形成于n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53之上。电极55由例如多晶硅膜构成。上述的绝缘层由例如硅氧化膜构成。对电极55施加较施加于电极31的两端的电压更高的电压(STG)。

n^--型半导体层51在第二方向D2上与n^---型半导体层22邻接。n^-型半导体层52在第二方向D2上与n^--型半导体层51邻接。n型半导体层53在第二方向D2上与n^-型半导体层52邻接。n^----型半导体层25在第二方向D2上与n型半导体层53邻接。

n^---型半导体层22中的电极55的正下方的区域的p型杂质的浓度较n^--型半导体层51更高。即，表观上，n^--型半导体层51的n型杂质的浓度较n^---型半导体层22中的电极55的正下方的区域更高。n^--型半导体层51的p型杂质的浓度较n^-型半导体层52更高。n^-型半导体层52的p型杂质的浓度较n型半导体层53更高。即，表观上，n型半导体层53的n型杂质的浓度较n^-型半导体层52更高。表观上，n^-型半导体层52的n型杂质的浓度较n^--型半导体层51更高。

通过电极55、n^---型半导体层22的一部分(n^---型半导体层22中的第二方向D2上的端部)、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53，构成储存部3。如上所述，储存部3具有n^--型半导体层22的一部分、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53作为杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域。另外，储存部3具有以横跨杂质浓度阶段性地不同的多个区域的方式配置的电极55。储存部3中的电势、即电极55的正下方的区域的电势沿着第二方向D2阶段性地变深。

接着，参照图13，说明形成变形例的储存部3所具有的杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域的过程。图13是用以说明储存部中的多个区域的形成过程的图。

准备在p型半导体层21的一面侧具有以规定的浓度添加有n型杂质的n型半导体层41的半导体基板20。然后，在n型半导体层41中的n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、及n^-型半导体层52的形成预定区域，以规定的浓度添加p型杂质。此处，使用在对应于形成预定区域的位置形成有开口的掩模，通过掩模的开口添加p型杂质。即，在n型半导体层53的形成预定区域，未添加p型杂质。由此，n型半导体层41中的未添加p型的杂质的区域成为n型半导体层53。

接着，在n^---型半导体层22及n^--型半导体层51的形成预定区域，进一步以规定的浓度添加p型杂质。此处，使用在对应于形成预定区域的位置形成有开口的掩模，通过掩模的开口添加p型杂质。其后，在n^---型半导体层22的形成预定区域，进一步以规定的浓度添加p型杂质。此处，也使用在对应于形成预定区域的位置形成有开口的掩模，通过掩模的开口添加p型杂质。由此，n型半导体层41中的一度添加有p型杂质的区域成为n^-型半导体层52，二度添加有p型杂质的区域成为n^--型半导体层51，三度添加有p型杂质的区域成为n^---型半导体层22。

通过以上的过程，形成杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53)。

如上所述，本变形例中，储存部3具有杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53)、及电极55。储存部3的电极55以横跨n^---型半导体层22、n^--型半导体层51、n^-型半导体层52、及n型半导体层53的方式配置。因此，即使在形成于电极55中的第二方向D2上的中途部分的电场较弱的情况下，由于在该中途部分正下方的区域杂质浓度阶段性地单向变化，因而可适当地调整电极55的上述中途部分正下方的区域中的电势的深度。由此，本变形例中，也可以较高的水平实现饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的兼备。

接着，参照图14～图17，对本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构进行说明。图14～图17是用以说明本实施方式的变形例所涉及的固体摄像装置的结构的图。

图14所示的变形例所涉及的固体摄像装置包含多个电荷排出部61，其在第一方向上与各储存部3排列，且将存储于对应的储存部3的电荷排出。各电荷排出部61包含：漏极区域63，其排出电荷；栅极区域65，其位于储存部3与漏极区域63之间。栅极区域65控制电荷自储存部3向漏极区域63的流入。漏极区域63由n⁺型半导体层63a、及电性连接于n⁺型半导体层63a的电极63b构成。n⁺型半导体层63a的n型杂质的浓度较储存部3更高。栅极区域65具有在第一方向D1上与储存部3邻接的n型半导体层65a、及配置于n型半导体层65a上的栅极电极65b。n型半导体层65a的n型杂质的浓度较n⁺型半导体层63a更低。

对栅极电极65b给予较基准更低的电位的情况下，n型半导体层65a中形成电势的势垒。由此，限制电荷自储存部3向漏极区域63的流动。对栅极电极65b给予较基准更高的电位的情况下，在n型半导体层65a不形成电势的势垒。由此，电荷流动于漏极区域63(n⁺型半导体层63a)而排出。

本变形例中，在储存部3产生超过该储存部3的存储容量的电荷时，可通过电荷排出部61排出超过存储容量的部分的电荷。由此，可防止自超过存储容量的储存部3溢出的电荷向其他储存部3漏出的所谓晕散。

图15所示的变形例所涉及的固体摄像装置中，储存部3随着朝向第二方向D2，第一方向D1上的宽度变大。本变形例中，不阻碍自储存部3朝向传输部5的电荷的流动、即来自储存部3的第二方向D2上的电荷的流动，可配置电荷排出部61。

图16及图17所示的变形例所涉及的固体摄像装置中，漏极区域63(n⁺型半导体层63a)在邻接于第一方向D1的电荷排出部61之间被共用。由此，可实现电荷排出部61的省空间化。即使在图14所示的变形例中，漏极区域63(n⁺型半导体层63a)也可在邻接于第一方向D1的电荷排出部61之间被共用。

图18中的(a)所示的变形例所涉及的固体摄像装置中，储存部3具有杂质浓度向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n型半导体层22、n⁺型半导体层23、及n⁺⁺型半导体层24)、及电极32、33。储存部3中，n⁺型半导体层23为一度添加有n型杂质的区域，n⁺⁺型半导体层24为二度添加有n型杂质的区域。储存部3的电极32以横跨n型半导体层22与n⁺型半导体层23的方式配置，另外，电极33以横跨n⁺型半导体层23与n⁺⁺型半导体层24的方式配置。因此，储存部3中的电势与本实施方式相同，沿着第二方向D2阶段性地变深。

图18中的(b)所示的变形例所涉及的固体摄像装置中，储存部3具有杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n型半导体层22、n⁺型半导体层51、n⁺⁺型半导体层52、及n⁺⁺⁺型半导体层53)、及电极55。储存部3中，n⁺型半导体层51是一度添加有n型杂质的区域，n⁺⁺型半导体层52是二度添加有n型杂质的区域，n⁺⁺⁺型半导体层53是三度添加有n型杂质的区域。储存部3的电极55以横跨n型半导体层22、n⁺型半导体层51、n⁺⁺型半导体层52、及n⁺⁺⁺型半导体层53的方式配置。因此，储存部3中的电势与图11及图12所示的变形例相同，沿着第二方向D2阶段性地变深。

如图18所示的变形例中，通过添加n型杂质，形成杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的多个区域(n型半导体层22、n⁺型半导体层23、及n⁺⁺型半导体层24)。本变形例中，也可以较高的水平实现饱和电荷量的增大与电荷传输的高速化的兼备。

以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可进行各种变更。

例如，储存部3中的杂质浓度朝向第二方向D2阶段性地单向变化的区域的数量并不限定于上述的实施方式及变形例中的数量。储存部3所具有的电极的数量也并不限定于上述实施方式及变形例中的数量。

产业上的可利用性

本发明可利用于CCD线性影像传感器等的固体摄像装置。

符号的说明

3…储存部、5…传输部、7…移位寄存器、10…光电转换部、11…光感应区域、13…电位梯度形成部、20…半导体基板、22…n^--型半导体层、n^---型半导体层、n型半导体层、23…n^-型半导体层、n⁺型半导体层、24…n型半导体层、n⁺⁺型半导体层、31、32、33、55…电极、51…n^--型半导体层、n⁺型半导体层、52…n^-型半导体层、n⁺⁺型半导体层、53…n型半导体层、n⁺⁺⁺型半导体层、61…电荷排出部、63…漏极区域、65…栅极区域、D1…第一方向、D2…第二方向、SI…固体摄像装置。