摄像装置的制作方法

本发明涉及摄像装置。

背景技术：

在数码相机等中广泛地使用ccd(chargecoupleddevice)图像传感器及cmos(complementarymetaloxidesemiconductor)图像传感器。如周知那样，这些图像传感器具有形成于半导体基板的光电二极管。

另一方面，例如在日本特开2012－209342号公报中，提出了将具有光电变换层的光电变换部配置在半导体基板的上方的构造。具有这样的构造的摄像装置有时被称作层叠型摄像装置。在层叠型摄像装置中，通过光电变换产生的电荷被积蓄到电荷积蓄区域(被称作“浮动扩散区”)。与积蓄在电荷积蓄区域中的电荷量对应的信号经由形成于半导体基板的ccd电路或cmos电路被读出。

在层叠型摄像装置中，如果以极高的照度向光电变换层照射光，则有可能电荷积蓄区域的电位过度地上升、用于信号检测的电路中的晶体管等损伤。日本特开2012－209342号公报公开了一种在像素内设置有防止输出晶体管的栅极电极的电位成为规定值以上的保护晶体管的电路。在日本特开2012－209342号公报的图1的电路中，如果较高照度的光被照射到光电变换部，则进行了二极管连接的保护晶体管导通。通过保护晶体管的导通，过剩的电荷被排出到向输出晶体管供给电源电压vdd的电源。

技术实现要素：

本发明的一技术方案的摄像装置，具备：半导体层，包括第1导电型的第1区域、导电型与上述第1导电型相反的第2导电型的第2区域、以及上述第2导电型的第3区域；光电变换部，电连接于上述第1区域，将入射光变换为电荷；第1晶体管，包括第1源极、第1漏极及位于上述第2区域的上方的第1栅极，上述第1区域相当于上述第1源极或上述第1漏极；以及第2晶体管，包括第2源极、第2漏极及位于上述第3区域的上方的上述第2导电型的第2栅极，上述第1区域相当于上述第2源极或上述第2漏极，上述第2栅极电连接于上述第1区域。上述第3区域中的上述第2导电型的杂质的浓度比上述第2区域中的上述第2导电型的杂质的浓度高。

总括性或具体性的技术方案也可以由元件、器件、模组或系统实现。此外，总括性或具体性的技术方案也可以由元件、器件、模组及系统的任意组合实现。

所公开的实施方式的追加性的效果及优点根据说明书及附图会变得清楚。效果及/或优点由在说明书及附图中公开的各种各样的实施方式或特征分别提供，不是为了得到它们的1个以上而需要全部。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的摄像装置的例示性电路结构的图。

图2是表示单位像素的器件构造的典型例的示意性剖视图。

图3是详细地表示单位像素的构造的一部分的示意性剖视图。

图4a是在仿真中使用的模型，是表示复位晶体管的栅极电极、n型杂质区域、保护晶体管的栅极电极及第3区域的位置关系的平面图。

图4b是在仿真中使用的模型，是表示复位晶体管的栅极电极、n型杂质区域、保护晶体管的栅极电极及第3区域的另一位置关系的平面图。

图5a是表示图4a的模型中的受主的浓度分布的等高线图(contourfigure)。

图5b是表示图4b的模型中的受主的浓度分布的等高线图。

图6是表示图4a的模型中的半导体基板的表面附近的硼的浓度分布的曲线图。

图7a是表示用来调查本发明结构下的耗尽层分布的仿真结果的等高线图。

图7b是表示用来调查第3区域的硼浓度充分低的结构下的耗尽层分布的仿真结果的等高线图。

图8是表示复位晶体管的栅极电极、n型杂质区域及保护晶体管的栅极电极的另一布局的平面图。

图9是表示图8的模型中的半导体基板的表面附近的硼的浓度分布的曲线图。

图10是表示复位晶体管的栅极电极、n型杂质区域及保护晶体管的栅极电极的再另一布局的平面图。

附图标记说明

10单位像素

12光电变换部

14信号检测电路

16反馈电路

22放大晶体管

22e放大晶体管的栅极电极

22g放大晶体管的栅极绝缘层

24地址晶体管

26复位晶体管

26e复位晶体管的栅极电极

26g复位晶体管的栅极绝缘层

28保护晶体管

28e、128e保护晶体管的栅极电极

28g保护晶体管的栅极绝缘层

32电源布线

34地址信号线

35垂直信号线

36复位信号线

38电荷回收线

39积蓄控制线

45电压供给电路

46垂直扫描电路

50反相放大器

53反馈线

60半导体基板

61支承基板

65pp型半导体层

66pp型杂质区域

67a第1杂质区域

67b第2杂质区域

67n、167nn型杂质区域

68an、68bn、68cn、68dn、68enn型杂质区域

70p第2区域

72p、172p第3区域

80a布线层

86、88接触插塞

89连接部

100摄像装置

fd电荷积蓄节点

具体实施方式

(作为本发明的基础的认识)

层叠型摄像装置通常具有将光电变换部与形成于半导体基板的读出电路电连接的连接部。在半导体基板与连接部的接点周边，形成有各种pn结。将半导体基板及光电变换部电连接的连接部、和接点附近的半导体基板中的杂质区域作为积蓄由光电变换部生成的信号电荷的电荷积蓄区域发挥功能。

在pn结附近，形成有耗尽层。pn结附近的耗尽层中的电荷的复合可能成为产生漏电流的原因。本发明者们着眼于在处于截止状态的晶体管的栅极电极下也可能形成这样的耗尽层的情况。积蓄信号电荷的半导体基板中的杂质区域例如连接着将电荷积蓄区域的电位复位的复位晶体管的漏极(或源极)。此外，根据日本特开2012－209342号公报的图1也可知，保护晶体管的漏极(或源极)也能够连接到积蓄信号电荷的杂质区域。因而，有可能由于由形成在这些晶体管的栅极电极下的耗尽层引起的暗电流而摄像装置的性能劣化。

如果向复位晶体管的栅极电极施加规定的电压而使复位晶体管以积蓄模式动作，则复位晶体管在截止时的暗电流减小。此外，在保护晶体管的栅极电极的导电型与源极或漏极的导电型不同的情况下，即使没有从栅极电极的外部向栅极电极施加电压，也能够基于p型半导体与n型半导体的功函数的差而实现与积蓄模式同样的状态。但是，保护晶体管在截止时的暗电流依然较大。特别是，随着电荷积蓄区域的电压的上升，耗尽层在保护晶体管的栅极电极下扩展，暗电流增大。因此，需要用来降低保护晶体管在截止时的暗电流的进一步改善。

(本发明的一技术方案的概要)

本发明的一技术方案的摄像装置，具备：半导体层，包括第1导电型的第1区域、导电型与上述第1导电型相反的第2导电型的第2区域、以及上述第2导电型的第3区域；光电变换部，电连接于上述第1区域，将入射光变换为电荷；第1晶体管，包括第1源极、第1漏极及位于上述第2区域的上方的第1栅极，上述第1区域相当于上述第1源极或上述第1漏极；以及第2晶体管，包括第2源极、第2漏极及位于上述第3区域的上方的上述第2导电型的第2栅极，上述第1区域相当于上述第2源极或上述第2漏极，上述第2栅极电连接于上述第1区域。上述第3区域中的上述第2导电型的杂质的浓度比上述第2区域中的上述第2导电型的杂质的浓度高。

根据第1技术方案，能够抑制耗尽层向栅极下扩展而减小漏电流。结果，能够提供能生成更高品质的图像的摄像装置。

本发明的第2技术方案，例如在第1技术方案的摄像装置中，也可以是，上述第3区域中包含的上述第2导电型的上述杂质是与上述第2区域中包含的上述第2导电型的上述杂质同种的元素。

根据这样的结构，摄像装置的制造较容易，并且也容易控制杂质浓度。

本发明的第3技术方案，例如在第1或第2技术方案的摄像装置中，也可以是，上述第3区域的第1规定位置的上述杂质的浓度比上述第2区域的第2规定位置的上述杂质的浓度高；上述第2区域的上述第2规定位置，是将上述摄像装置进行平面观察时包括经过上述第1栅极的重心的上述第1栅极的法线与上述第2区域的表面之间的交点的位置；将上述第1栅极的栅极长度方向上的上述第1栅极的中心线、与平行于上述第1栅极的栅极宽度方向的方向上的上述第2栅极的中心线之间的交点定义为特定交点时，上述第3区域的上述第1规定位置是包括经过上述特定交点的上述第2栅极的法线与上述第3区域的表面之间的交点的位置。

根据这样的结构，不论n型杂质区域的形状如何，都能够抑制耗尽层向第2栅极的下方的扩展。

本发明的第4技术方案，例如在第1至第3技术方案的任一个的摄像装置中，也可以是，将上述摄像装置进行平面观察时，上述第3区域扩大到上述第2栅极的外侧。

根据这样的结构，能够充分抑制耗尽层向第2栅极电极下方的扩展。

本发明的第5技术方案，例如在第1至第4技术方案的任一个的摄像装置中，也可以是，上述第3区域中从上述第1区域离开了规定距离的位置的上述第2导电型的上述杂质的浓度高于上述第2区域中从上述第1区域离开了上述规定距离的位置的上述第2导电型的上述杂质的浓度。

此外，本发明的第6技术方案，例如在第1至第4技术方案的任一个的摄像装置中，也可以是，上述第3区域中与上述第1区域邻接并且上述第2栅极下方的位置的上述第2导电型的上述杂质的浓度高于上述第2区域中与上述第1区域邻接并且上述第1栅极下方的位置的上述第2导电型的上述杂质的浓度。

此外，本发明的第7技术方案的摄像装置，具备：光电变换部，将入射光变换为电荷；第1导电型的第1区域，电连接于上述光电变换部；第1晶体管，具有第1源极、第1漏极及第1栅极电极，包括上述第1区域作为上述第1源极或上述第1漏极；第2导电型的第2区域，位于上述第1栅极电极的下方，是与上述第1导电型相反的导电型；第2晶体管，具有第2源极、第2漏极及上述第2导电型的第2栅极电极，包括上述第1区域作为上述第2源极或上述第2漏极，上述第2栅极电极电连接于上述第1区域；以及上述第2导电型的第3区域，位于上述第2栅极电极的下方；上述第3区域中的上述第2导电型的杂质的浓度比上述第2区域中的上述第2导电型的杂质的浓度高。

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，以下说明的实施方式都是表示总括性或具体性的例子的。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，并不意欲限定本发明。在本说明书中说明的各种技术方案只要不发生矛盾就能够相互组合。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示本发明的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。在以下的说明中，有将实质上具有相同功能的构成要素用共通的标号表示而省略说明的情况。

(摄像装置的实施方式)

图1表示本发明的实施方式的摄像装置的例示性的电路结构。图1所示的摄像装置100具有包括多个单位像素10的像素阵列pa、以及包括负载电路42、列信号处理电路44、垂直扫描电路46及水平信号读出电路48等的周边电路。在图1所例示的结构中，像素阵列pa包括被配置为矩阵状的多个单位像素10。多个单位像素10通过一维或二维地排列，形成作为摄像区域的感光区域。在图1中，为了避免图面变得复杂，表示了配置为矩阵状的多个单位像素10中的以2行2列排列的4个单位像素10。当然，像素阵列pa中的单位像素10的数量及配置不限于该例。例如，单位像素10能够一维地排列。在此情况下，能够将摄像装置100作为线传感器(linesensor)利用。

如后面详细说明的那样，概略而言，各单位像素10具有光电变换部12以及检测由光电变换部12生成的信号的信号检测电路14。信号检测电路14形成于半导体基板，光电变换部12配置在半导体基板的上方。即，这里，作为摄像装置100，例示层叠型摄像装置。另外，本说明书中的“上方”及“下方”的用语表示部件间的相对配置，并不是以限定使用时的摄像装置100的姿势的意图而使用的。半导体基板并不限定于其整体是半导体层的基板，也可以是在形成摄像区域的一侧的表面设置有半导体层的绝缘基板等。

单位像素10的光电变换部12接受光的入射而产生正负电荷(典型的是空穴－电子对)。如图示那样，各单位像素10的光电变换部12与积蓄控制线39连接。该积蓄控制线39在摄像装置100动作时被施加规定的电压。例如，在利用通过光电变换生成的正负电荷中的正电荷作为信号电荷的情况下，在摄像装置100动作时，将例如10v左右的正电压向积蓄控制线39施加。通过将规定的正电压向积蓄控制线39施加，能够将通过光电变换生成的正负电荷中的正电荷(例如空穴)有选择地积蓄到电荷积蓄区域。以下，例示利用通过光电变换生成的正负电荷中的正电荷作为信号电荷的情况。

在图1所例示的结构中，各单位像素10的信号检测电路14包括放大晶体管(也被称作读出晶体管)22及地址晶体管(也被称作行选择晶体管)24。在该例中，信号检测电路14还包括复位晶体管26及保护晶体管28。放大晶体管22、地址晶体管24、复位晶体管26及保护晶体管28典型的是形成于半导体基板的场效应晶体管(fet)。以下，只要没有特别声明，就说明使用n沟道mosfet作为晶体管的例子。

放大晶体管22的栅极电连接于光电变换部12。如后述那样，由光电变换部12生成的电荷被积蓄到在其一部分中包含光电变换部12与放大晶体管22之间的电荷积蓄节点(也被称作“浮动扩散节点”)fd的电荷积蓄区域。放大晶体管22的漏极连接于电源布线32，该电源布线32是在摄像装置100动作时向各单位像素10供给规定的(例如3.3v左右的)电源电压vdd的源极跟随器电源。放大晶体管22的源极连接于地址晶体管24的漏极。放大晶体管22输出与由光电变换部12生成的信号电荷的量对应的信号电压。

在该例中，电荷积蓄节点fd连接着保护晶体管28。保护晶体管28的漏极(或源极)连接于电荷积蓄节点fd。保护晶体管28的源极(或漏极)连接于电荷回收线38。如图1所示，保护晶体管28的栅极及漏极(或源极)相互被电连接。即，它们是同电位。如果以较高的照度向光电变换部12照射光从而积蓄在电荷积蓄节点fd中的电荷量超过规定的大小、即电荷积蓄节点fd的电位超过规定的电位，则保护晶体管28导通，过剩的电荷被从电荷积蓄节点fd向电荷回收线38排出。

在图1所例示的结构中，电荷回收线38连接于电压供给电路45。电压供给电路45在摄像装置100动作时经由电荷回收线38向保护晶体管28的源极(或漏极)施加规定的电压。典型的是，向电荷回收线38施加的电压比向电源布线32施加的电压(这里是电源电压vdd)低。如在后面详细地说明那样，通过将比施加于电源布线32的电压低的电压向电荷回收线38供给，能够使保护晶体管28更稳定地动作。

电压供给电路45不限于特定的电源电路，可以是生成规定的电压的电路，也可以是将从其他电源供给的电压变换为规定的电压的电路。电压供给电路45和向电源布线32供给规定的电压的电路可以不同，这些电路也可以是1个电压供给电路的一部分。也可以是，电压供给电路45及向电源布线32供给规定的电压的电路的至少一方是后述的垂直扫描电路46的一部分。摄像装置100可以包括对电压供给电路45、向电源布线32供给规定的电压的电路等进行控制的控制电路。

地址晶体管24的源极连接于垂直信号线35。如图示那样，垂直信号线35按多个单位像素10的每个列而设置，垂直信号线35的每一个连接着负载电路42及列信号处理电路(也被称作“行信号积蓄电路”)44。负载电路42与放大晶体管22一起形成源极跟随器电路。放大晶体管22通过在漏极接受电源电压vdd的供给，将施加在栅极上的电压放大。换言之，放大晶体管22将由光电变换部12生成的信号放大。

在地址晶体管24的栅极上连接着地址信号线34。地址信号线34按多个单位像素10的每个行而设置。地址信号线34连接于垂直扫描电路(也被称作“行扫描电路”)46，垂直扫描电路46将控制地址晶体管24的通断的行选择信号向地址信号线34施加。由此，读出对象的行在垂直方向(列方向)上被扫描，读出对象的行被选择。垂直扫描电路46通过经由地址信号线34对地址晶体管24的通断进行控制，能够将所选择的单位像素10的放大晶体管22的输出向对应的垂直信号线35读出。地址晶体管24的配置不限于图1所示的例子，也可以是放大晶体管22的漏极与电源布线32之间。

经由地址晶体管24输出到垂直信号线35的来自单位像素10的信号电压被输入与垂直信号线35对应地按多个单位像素10的每个列设置的多个列信号处理电路44中的对应的列信号处理电路44。列信号处理电路44进行以相关双采样为代表的噪音抑制信号处理及模拟－数字变换(ad变换)等。列信号处理电路44连接于水平信号读出电路(也被称作“列扫描电路”)48，水平信号读出电路48从多个列信号处理电路44向水平共通信号线49依次读出信号。

在图1所例示的结构中，信号检测电路14包括漏极与电荷积蓄节点fd连接的复位晶体管26。在复位晶体管26的栅极上，连接着与垂直扫描电路46连接的复位信号线36。复位信号线36与地址信号线34同样地按多个单位像素10的每个行而设置。垂直扫描电路46通过向地址信号线34施加行选择信号，能够将作为复位的对象的单位像素10以行单位进行选择。进而，垂直扫描电路46将对复位晶体管26的通断进行控制的复位信号经由复位信号线36向复位晶体管26的栅极施加。由此，所选择的行的复位晶体管26导通。通过复位晶体管26的导通，电荷积蓄节点fd的电位被复位。

在该例中，复位晶体管26的源极连接于按多个单位像素10的每个列而设置的反馈线53中的1个。即，在该例中，作为将光电变换部12的电荷初始化的复位电压，将反馈线53的电压向电荷积蓄节点fd供给。这里，上述的反馈线53连接于按多个单位像素10的每个列而设置的反相放大器50中的对应的1个的输出端子。这样，图1所例示的摄像装置100的周边电路包括多个反相放大器50。

着眼于多个单位像素10的列中的1个。如图示那样，反相放大器50的反相输入端子连接于该列的垂直信号线35。此外，反相放大器50的输出端子和属于该列的1个以上的单位像素10的复位晶体管26经由反馈线53连接。因而，在某个单位像素10的地址晶体管24及复位晶体管26导通时，反相放大器50的反相输入端子接受该单位像素10的地址晶体管24的输出。

在摄像装置100动作时，对于反相放大器50的非反相输入端子供给规定的电压(例如1v或1v附近的正电压)vref。选择属于该列的1个以上的单位像素10中的1个，使地址晶体管24及复位晶体管26导通，从而能够形成使该单位像素10的输出负反馈的反馈路径。通过反馈路径的形成，垂直信号线35的电压趋于向反相放大器50的非反相输入端子的输入电压vref。换言之，通过反馈路径的形成，电荷积蓄节点fd的电压被复位为垂直信号线35的电压为vref那样的电压。作为电压vref，可以使用电源电压(例如3.3v)及接地(0v)的范围内的任意大小的电压。也可以将反相放大器50称作反馈放大器。这样，图1所例示的摄像装置100具有在反馈路径的一部分中包含反相放大器50的反馈电路16。

如周知那样，随着晶体管的通断，产生被称作ktc噪声的热噪声。随着复位晶体管的通断而产生的噪声被称作复位噪声。在电荷积蓄区域的电位的复位后，使复位晶体管截止从而产生的复位噪声残留在信号电荷积蓄前的电荷积蓄区域。但是，随着复位晶体管的截止而产生的复位噪声能够通过利用反馈而减小。通过反馈路径的形成，热噪声的交流成分被反馈到复位晶体管26的源极。在国际公开第2012/147302号中说明了利用反馈的复位噪声的抑制的详细情况。为了参考，在本说明书中引用国际公开第2012/147302号的全部公开内容。在图1所例示的结构中，由于到复位晶体管26即将截止之前形成反馈路径，所以能够减小随着复位晶体管26的截止而产生的复位噪声。

(单位像素10的器件构造)

图2表示单位像素10的器件构造的典型例。如在图2中示意地表示的那样，单位像素10大体上包括半导体基板60、配置在半导体基板60的上方的光电变换部12、以及配置在光电变换部12及半导体基板60之间的布线构造80。

在半导体基板60，形成有上述的信号检测电路14中的放大晶体管22、地址晶体管24、复位晶体管26及保护晶体管28。另外，在图2中，为了说明的方便，将放大晶体管22、地址晶体管24、复位晶体管26及保护晶体管28表示在1个剖视图中。如后述那样，半导体基板60包括作为电荷积蓄区域的一部分发挥功能的n型杂质区域67n。

在本实施方式中，n型杂质区域67n是第1区域的例子。n型的导电型是第1导电型的例子。p型的导电型是作为与第1导电型相反的导电型的第2导电型的例子。换言之，第2导电型是具有与第1导电型的极性不同的极性的导电型。n型和p型也可以相互替换。

在半导体基板60是硅基板的情况下，作为p型的导电型的杂质，可以举出硼(b)、铝(al)、镓(ga)、铟(in)等。典型的是，使用硼作为p型的导电型的杂质。作为n型的导电型的杂质，可以举出氮(n)、磷(p)、砷(as)、锑(sb)等。典型的是，使用磷或砷作为n型的导电型的杂质。在单位像素10中，即使多个部分具有相互相同的导电型，也不一定在这些部分中包含相同的杂质元素。导电型相同与使用的杂质元素相同并不一定一致。形成局部性的杂质区域的方法既可以是热扩散法，也可以是离子注入法。基板及层的导电型能够通过在结晶成长时掺加的杂质来控制。

在半导体基板60上，配置有将这些晶体管覆盖的层间绝缘层90。上述的布线构造80被配置在层间绝缘层90中。在该例中，层间绝缘层90具有包含绝缘层90a、90b及90c这3层绝缘层的层叠构造，层间绝缘层90中的布线构造80包括布线层80a、80b及80p、插塞82a、82b及82c、以及接触插塞84、86及88。层间绝缘层90中的绝缘层的数量及布线构造80中的布线层的数量不限于该例，能够任意地设定。

布线构造80将光电变换部12与半导体基板60的n型杂质区域67n电连接。布线构造80中的布线层80a及80b、插塞82a、82b、82c以及接触插塞88典型地由铜或钨等金属或者金属氮化物、金属氧化物等金属化合物形成。另一方面，这里，布线层80p以及接触插塞84及86分别是具有n型的导电型的多晶硅层及多晶硅插塞。

半导体基板60包括支承基板61和形成在支承基板61上的1个以上的半导体层。这里，作为支承基板61而例示p型硅(si)基板。在图2所例示的结构中，半导体基板60具有支承基板61上的p型半导体层61p、p型半导体层61p上的n型半导体层62n、n型半导体层62n上的p型半导体层63p及p型半导体层63p上的p型半导体层65p。p型半导体层63p遍及支承基板61的整面而形成。p型半导体层65p具有杂质浓度更低的p型杂质区域66p、n型杂质区域68an、68bn、68cn、68dn及68en、以及元件分离区域69。

p型半导体层61p、n型半导体层62n、p型半导体层63p及p型半导体层65p分别典型地通过外延成长而形成。p型半导体层63p及p型半导体层65p中的杂质浓度是相互相同的程度，并且比p型半导体层61p的杂质浓度高。配置在p型半导体层61p及p型半导体层63p之间的n型半导体层62n抑制从支承基板61(也可以说是p型半导体层61p)或周边电路向积蓄信号电荷的电荷积蓄区域的少量载流子的流入。在摄像装置100动作时，n型半导体层62n的电位经由在像素阵列pa的外侧设置的阱接触件(未图示)而被控制。此外，在该例中，半导体基板60具有p型区域64，该p型区域64将p型半导体层61p及n型半导体层62n贯通而设置在p型半导体层63p及支承基板61之间。p型区域64具有比p型半导体层63p及p型半导体层65p高的杂质浓度，将p型半导体层63p与支承基板61电连接。在摄像装置100动作时，p型半导体层63p及支承基板61的电位经由在像素阵列pa的外侧设置的基板接触件(未图示)而被控制。

上述的n型杂质区域67n配置在p型杂质区域66p内，该p型杂质区域66p形成在作为p阱的p型半导体层65p内。如在图2中示意地表示那样，n型杂质区域67n形成在半导体基板60的表面附近，其至少一部分位于半导体基板60的表面。在图2所例示的结构中，n型杂质区域67n包括第1杂质区域67a及第2杂质区域67b。第2杂质区域67b的一部分位于p型半导体层65p的表面。第1杂质区域67a将第2杂质区域67b的下部覆盖。n型杂质区域67n中的第2杂质区域67b形成在第1杂质区域67a内，具有比第1杂质区域67a高的杂质浓度。

在图2所例示的结构中，形成于半导体基板60的第2杂质区域67b与接触插塞86连接。n型杂质区域67n中的第2杂质区域67b的形成不是必须的，但通过使接触插塞86与半导体基板60的连接部分即第2杂质区域67b的杂质浓度比较高，能够得到抑制接触插塞86与半导体基板60相接触的部分周围的耗尽层扩展(耗尽化)的效果。通过抑制接触插塞86与半导体基板60相接触的部分周围的耗尽层扩展，能够抑制起因于接触插塞86与半导体基板60的界面处的半导体基板60的结晶缺陷(也可以称作界面态)的漏电流。此外，通过将接触插塞86与具有比较高的杂质浓度的第2杂质区域67b连接，能得到减小接触电阻的效果。

由p型杂质区域66p及n型杂质区域67n之间的pn结形成的结电容作为将信号电荷的至少一部分积蓄的电容发挥功能。该电容构成电荷积蓄区域的一部分。在图2所例示的结构中，在n型杂质区域67n的第2杂质区域67b与p型杂质区域66p之间，配置有杂质浓度比第2杂质区域67b低的第1杂质区域67a。此外，第1杂质区域67a还位于n型杂质区域67n的第2杂质区域67b与p型半导体层65p之间。通过将杂质浓度相对较低的第1杂质区域67a配置到第2杂质区域67b的周围，能够缓和由n型杂质区域67n与p型半导体层65p(或p型杂质区域66p)之间的pn结形成的电场强度。通过缓和由pn结形成的电场强度，抑制了起因于由pn结形成的电场的漏电流。

通过以与p型半导体层63p接触的方式配置p型半导体层65p，在摄像装置100动作时能够经由p型半导体层63p对p型半导体层65p的电位进行控制。通过采用这样的构造，能够将杂质浓度相对较低的区域(这里是p型杂质区域66p及n型杂质区域67n的第1杂质区域67a)配置在接触插塞86与半导体基板60相接触的部分(这里是n型杂质区域67n的第2杂质区域67b)的周围。

形成在p型杂质区域66p内的n型杂质区域67n作为复位晶体管26的漏极发挥功能。在该例中，复位晶体管26包括n型杂质区域67n的至少一部分作为漏极，还包括半导体基板60上的栅极绝缘层26g、栅极绝缘层26g上的栅极电极26e和n型杂质区域68an。如在图2中示意地表示那样，当从半导体基板60的法线方向观察时，栅极绝缘层26g及栅极电极26e的层叠构造与n型杂质区域67n的至少一部分重叠。复位晶体管26的栅极电极26e典型的是具有n型导电型的多晶硅电极。

复位晶体管26是包括n型杂质区域68an作为第1源极、包括n型杂质区域67n作为第1漏极的第1晶体管的例子。复位晶体管26的栅极电极26e是第1栅极的例子。

在图2所例示的结构中，作为漏极的n型杂质区域67n经由接触插塞86、布线层80p、插塞82a、布线层80a、插塞82b、布线层80b及插塞82c，电连接于光电变换部12。另一方面，n型杂质区域68an经由未图示的接触插塞而连接于上述的反馈线53，作为复位晶体管26的源极发挥功能。通过使复位晶体管26导通，经由n型杂质区域68an，向光电变换部12供给用来将光电变换部12初始化的复位电压(这里是反馈线53的电压)。这里，经由接触插塞86、布线层80p及接触插塞84，将放大晶体管22的栅极电极22e与n型杂质区域67n连接。因此，通过使复位晶体管26导通，将积蓄在电荷积蓄区域中的电荷复位，并且将放大晶体管22的栅极电极22e的电位也复位为复位电压。

在该例中，n型杂质区域67n还被保护晶体管28共用，还具有作为保护晶体管28的漏极(或源极)的功能。保护晶体管28包括n型杂质区域67n的至少一部分、半导体基板60上的栅极绝缘层28g、栅极绝缘层28g上的栅极电极28e、以及n型杂质区域68en。当从半导体基板60的法线方向观察时，栅极绝缘层28g及栅极电极28e的层叠构造与n型杂质区域67n的至少一部分重叠。n型杂质区域68en经由未图示的接触插塞而与上述的电荷回收线38连接。n型杂质区域68en作为保护晶体管28的源极(或漏极)发挥功能。在摄像装置100动作时，在n型杂质区域68en上，经由电荷回收线38施加规定的电压(典型的是比电源电压vdd低的电压)。

保护晶体管28的栅极电极28e与作为保护晶体管28的漏极(或源极)的n型杂质区域67n经由连接部89电连接。这里，连接部89包括一端与保护晶体管28的栅极电极28e连接的接触插塞88、布线层80a、插塞82a、布线层80p及接触插塞86。即，这里，连接部89包括布线构造80的一部分，因而，保护晶体管28的栅极电极28e具有与光电变换部12之间的电连接。如果向光电变换部12以高照度照射光、电荷积蓄区域的电压超过保护晶体管28的阈值电压而上升，则保护晶体管28导通。通过保护晶体管28的导通，过剩的电荷被从n型杂质区域67n向n型杂质区域68en排出。

保护晶体管28是包括n型杂质区域67n作为第2漏极、包括n型杂质区域68en作为第2源极的第2晶体管的例子。保护晶体管28的栅极电极28e是与n型杂质区域67n电连接的第2栅极的例子。

在本发明的实施方式中，保护晶体管28的栅极电极28e形成为具有与n型杂质区域67n不同的导电型的多晶硅电极。即，这里，栅极电极28e是具有p型的导电型的多晶硅电极，保护晶体管28的栅极电极28e的导电型与复位晶体管26的栅极电极26e的导电型不同。如在后面详细地说明那样，通过使用具有与漏极(或源极)的导电型不同的导电型的电极作为保护晶体管28的栅极电极28e，能够使截止时的保护晶体管28成为积蓄模式。换言之，能够实现与在保护晶体管28的栅极电极28e上施加了负电压时实质上同样的状态。如后述那样，通过使保护晶体管28成为积蓄模式，能够减小保护晶体管28截止时的暗电流。

在通常的摄像装置中，像素内的晶体管的源极/漏极的导电型、以及作为这些晶体管的栅极电极的多晶硅电极的导电型通常是相同的。此外，为了避免制造工艺的复杂化，栅极电极的导电型通常在像素内的多个晶体管之间是共通的。在本发明的实施方式中，通过使像素内的一部分晶体管(这里是保护晶体管28)的栅极电极的导电型与其他晶体管的栅极电极的导电型不同，得到了暗电流减小的效果。

另外，在该例中，连接于n型杂质区域67n的接触插塞86与连接于保护晶体管28的栅极电极28e的接触插塞88经由作为金属布线层而形成的布线层80a电连接。此外，在该例中，接触插塞88由金属形成。这样，通过经由金属或金属化合物的连接，能够避免导电型相互不同的2个部件的直接接触地将它们电气接合。例如，如果接触插塞88是具有n型的导电型的多晶硅插塞，则接触插塞88与栅极电极28e之间的接合成为非欧姆性的。如这里例示的结构那样，通过经由金属或金属化合物的连接，能够进行接触插塞88与栅极电极28e之间的欧姆连接。或者，也可以用具有与栅极电极28e相同的导电型(这里是p型)的多晶硅形成接触插塞88。在此情况下，能够使接触插塞88与布线层80a之间的接合成为欧姆性的。

在图2所例示的结构中，放大晶体管22包括半导体基板60上的栅极绝缘层22g、栅极绝缘层22g上的栅极电极22e、以及形成于半导体基板60的n型杂质区域68bn及68cn。这里，栅极电极22e与复位晶体管26的栅极电极26e同样，是具有n型的导电型的多晶硅电极。在图2所例示的结构中，栅极电极22e经由接触插塞84、布线层80p、插塞82a、布线层80a、插塞82b、布线层80b及插塞82c电连接于光电变换部12。n型杂质区域68bn与电源布线32(在图2中未图示)连接，作为放大晶体管22的漏极发挥功能。另一方面，n型杂质区域68cn作为放大晶体管22的源极发挥功能。

在作为放大晶体管22的漏极的n型杂质区域68bn、与作为复位晶体管26的源极的n型杂质区域68an之间，设置有元件分离区域69。元件分离区域69设置在放大晶体管22及地址晶体管24的组的周围、和复位晶体管26及保护晶体管28的组的周围。元件分离区域69将某个单位像素10的信号检测电路14与其他单位像素10的信号检测电路14电分离。元件分离区域69例如是p型的杂质扩散区域。

在图2中省略了图示，但典型的是，在n型杂质区域68bn及电源布线32之间配置将它们电连接的接触插塞。电源布线32典型的是沿着列方向延伸。通过以沿着列方向延伸的方式形成电源布线32，与以沿着行方向延伸的方式形成电源布线32的情况相比，能够减少电源布线32中的电压下降。这是因为，由于信号读出时的单位像素10的选择以行单位进行，所以如果以沿着行方向延伸的方式形成电源布线32，则必须使1行的全部单位像素10的驱动所需要的大小的电流流过1个电源布线32。如果以沿着列方向延伸的方式形成电源布线32，则流过某个电源布线32的电流的大小是从多个行中选择的某行的1个单位像素10的驱动所需要的大小即可。另外，在本说明书中，行方向是指行延伸的方向，列方向是指列延伸的方向。例如在图1中，纸面中的上下方向是列方向，纸面中的左右方向是行方向。

地址晶体管24包括半导体基板60上的栅极绝缘层24g、栅极绝缘层24g上的栅极电极24e、以及形成于半导体基板60的n型杂质区域68cn及68dn。在该例中，地址晶体管24与放大晶体管22共用n型杂质区域68cn，从而与放大晶体管22电连接。另外，放大晶体管22的栅极绝缘层22g、地址晶体管24的栅极绝缘层24g、复位晶体管26的栅极绝缘层26g及保护晶体管28的栅极绝缘层28g典型的是同层的硅的热氧化膜(二氧化硅膜)。

n型杂质区域68cn作为地址晶体管24的漏极发挥功能。另一方面，n型杂质区域68dn作为地址晶体管24的源极发挥功能。n型杂质区域68dn与垂直信号线35(在图2中未图示)连接。在图2中省略了图示，但典型的是，在n型杂质区域68dn及垂直信号线35之间配置将它们电连接的接触插塞。

在将放大晶体管22、地址晶体管24、复位晶体管26及保护晶体管28覆盖的层间绝缘层90上配置光电变换部12。光电变换部12包括形成在层间绝缘层90上的像素电极12a、对置于像素电极12a的透明电极12c、以及配置在它们之间的光电变换层12b。光电变换部12的光电变换层12b由有机材料或非晶硅等无机材料形成，接受经由透明电极12c入射的光，通过光电变换生成正负电荷。光电变换层12b典型的是遍及多个单位像素10而形成。光电变换层12b可以包括由有机材料构成的层和由无机材料构成的层。

透明电极12c由ito等透明导电性材料形成，配置在光电变换层12b的受光面侧。透明电极12c典型的是与光电变换层12b同样地遍及多个单位像素10而形成。在图2中省略了图示，但透明电极12c与上述积蓄控制线39连接，在摄像装置100动作时，例如10v左右的偏压经由积蓄控制线39被施加于透明电极12c。通过在偏压作用下使透明电极12c的电位比像素电极12a的电位高，能够将通过光电变换生成的作为信号电荷的正电荷(例如空穴)用像素电极12a收集。

像素电极12a是由铝、铜、钛等金属、金属氮化物、或通过掺加杂质而被赋予了导电性的多晶硅等形成的电极。像素电极12a通过与邻接的其他单位像素10的像素电极12a在空间上分离，从而与其他单位像素10的像素电极12a电分离。

上述的布线构造80的至少一部分将像素电极12a与形成于半导体基板60的信号检测电路14电连接。在该例中，经由插塞82c、布线层80b、插塞82b、布线层80a、插塞82a、布线层80p及接触插塞84，将像素电极12a与放大晶体管22的栅极电极22e相互电连接。因而，在摄像装置100动作时，从放大晶体管22输出与像素电极12a的电位对应的信号电压。此外，在该例中，经由插塞82c、布线层80b、插塞82b、布线层80a、插塞82a、布线层80p及接触插塞86，将像素电极12a与n型杂质区域67n相互电连接。布线层80a、80b及80p、插塞82a、82b及82c、接触插塞84、86及88、放大晶体管22的栅极电极22e及保护晶体管28的栅极电极28e、以及n型杂质区域67n构成将信号电荷积蓄的电荷积蓄区域的至少一部分。

如上述那样，在图2所示的例子中，保护晶体管28及复位晶体管26共用n型杂质区域67n。保护晶体管28及复位晶体管26共用n型杂质区域67n并不是必须的。例如，也可以将电连接于n型杂质区域67n的其他n型杂质区域形成在半导体基板60的其他部位，利用该n型杂质区域作为保护晶体管28或复位晶体管26的漏极(或源极)。但是，从单位像素10的微细化、暗电流抑制的观点来看，将n型杂质区域67n共用是有利的。

(保护晶体管的功能及结构的典型例)

如果向光电变换部12照射极高照度的光，则作为电荷积蓄区域的n型杂质区域67n的电位有可能上升到施加于透明电极12c的电压(例如10v左右)。如果这样的过大电压施加于n型杂质区域67n，则有可能n型杂质区域67n的功能受损，或在放大晶体管22的栅极绝缘层22g中发生绝缘击穿。如果发生这样的损伤，则像素的功能受损，摄像装置故障。

如图1及图2所示，通过在单位像素10内设置包含n型杂质区域67n作为漏极(或源极)的保护晶体管28，能够抑制由于向n型杂质区域67n的过大电压的施加引起的单位像素10的损伤。例如，假定通过向光电变换部12的高照度的照射，n型杂质区域67n的电位超过保护晶体管28的阈值电压而上升。根据图2可知，保护晶体管28的栅极电极28e通过连接部89电连接于n型杂质区域67n。因此，通过n型杂质区域67n的电位的上升，保护晶体管28导通。通过保护晶体管28的导通，过剩的电荷被从n型杂质区域67n向n型杂质区域68en排出，所以防止了单位像素10的损伤。保护晶体管28的阈值电压只要适当设定为比发生n型杂质区域67n的功能丧失、放大晶体管22的栅极绝缘层22g的绝缘击穿等的电压低的电压即可。

这样，通过在单位像素10内设置保护晶体管28，能够防止单位像素10的损伤。

如上述那样，在本发明的实施方式中，保护晶体管28的栅极电极28e具有与保护晶体管28的漏极(或源极)的导电型不同的导电型。相对于此，在通常的晶体管中，作为栅极电极的多晶硅电极的导电型与源极/漏极的导电型相同。为了使这样的晶体管截止，使该晶体管成为积蓄模式，或者使晶体管的栅极电极下的部分耗尽化。例如，在n沟道mosfet中，如果使向栅极电极施加的电压比该晶体管的阈值电压低，则能够使该栅极电极的下方的区域成为积蓄模式。但是，在以漏极与栅极连接的形式使用的保护晶体管中，无法从外部将希望的电压施加到栅极电极。即，无法通过向栅极电极施加希望的电压而设为积蓄模式。另一方面，如果在栅极电极下形成耗尽层，则栅极电极下的耗尽层成为产生暗电流的原因。因而，从抑制暗电流的观点来看，如果能够不需要从外部的电压施加而使保护晶体管成为积蓄模式则是有益的。另外，在图2所例示的结构中，复位晶体管26也包含n型杂质区域67n作为漏极(或源极)。因而，关于复位晶体管26，也如果能够抑制复位晶体管26截止时的栅极电极26e下的耗尽层形成则是有益的。

例如，在使用具有n型的导电型的多晶硅电极作为栅极电极的情况下，如果使栅极电压降低到－0.5v左右，则栅极电极下的耗尽层大致消失。在本发明的实施方式中，在摄像装置100动作时，作为用来使复位晶体管26截止的电压，垂直扫描电路46(参照图1)例如将－1v左右的负电压向复位信号线36供给。通过利用负电压作为复位晶体管26截止时的栅极电压，能够抑制栅极电极26e下的耗尽层的形成，减小起因于栅极电极26e下的耗尽层的暗电流。

同样地，可以认为，如果利用负电压作为保护晶体管28截止时的栅极电压，则能够抑制保护晶体管28的栅极电极28e下的耗尽层的形成。但是，如已经说明的那样，保护晶体管28的栅极电极28e经由连接部89电连接于作为漏极(或源极)的n型杂质区域67n(参照图2)。因此，栅极电极28e与n型杂质区域67n同电位，无法单纯地利用负电压作为保护晶体管28截止时的栅极电压。

如参照图2说明的那样，在本发明的实施方式中，对保护晶体管28的栅极电极28e使用与n型杂质区域67n的导电型不同导电型的多晶硅电极。由此，与使用n型的导电型的多晶硅电极的情况相比，能够使栅极电极28e的功函数变大。进而，多晶硅电极的功函数能够通过杂质的掺杂量来调整，作为多晶硅电极的功函数，能够得到比半导体基板60的栅极电极28e下的区域的功函数大的值。通过将多晶硅电极的功函数设定得比半导体基板60(这里是p型杂质区域66p及p型半导体层65p)的功函数大，作为保护晶体管28的栅极电极28e附近的能带图，能得到与积蓄模式同样的能带图。即，能够不从栅极电极28e的外部向栅极电极28e施加特定的电压而实现与积蓄模式同样的状态。因而，能够将空穴引导到栅极电极28e下而使栅极电极下的耗尽层的宽度大致为0。或者也可以说，通过增大多晶硅电极的功函数，从而保护晶体管28的阈值电压上升，实现与积蓄模式同样的状态。

另外，作为保护晶体管28的栅极电极28e，也可以使用与具有p型的导电型的多晶硅相同程度的功函数的材料。这里，p⁺多晶硅的功函数是5.17ev。因而，作为栅极电极28e，例如也可以使用ruo2(4.9ev)、wn(5.0ev)、ir(5.35ev)、mo2n(5.33ev)、tan(5.43ev)、pt(5.65ev)。此外，如果是具有比n⁺多晶硅(4.05ev)大的功函数的材料则能够得到一定的效果。即，也可以使用被称作所谓midgapmetal的例如co(4.45ev)、cr(4.5ev)、w(4.52ev)、ru(4.68ev)、tin(4.7ev)、pd(4.9ev)。栅极电极28e的材料的功函数可以比4.05ev大，也可以是4.9ev以上且6ev以下。通过使用这样的材料，能够得到减小漏电流的效果。

此外，栅极氧化膜例如能够使用hfo2等高介电常数(high－k)材料。

进而，在参照图1及图2说明的例子中，摄像装置100构成为，能够向作为保护晶体管28的源极(或漏极)的n型杂质区域68en施加与电源电压vdd不同的电压。如以下说明的那样，在摄像装置100动作时，通过将例如比电源电压vdd低的电压向n型杂质区域68en供给，在保护晶体管28中能够实现更稳定的动作。

在本实施方式中，为了减小保护晶体管28截止时的暗电流，保护晶体管28的栅极电极28e由p型的导电型的材料构成。除此以外，在本实施方式的摄像装置100中采用以下结构。

图3详细地表示单位像素10的构造的一部分。单位像素10具有位于复位晶体管26的栅极电极26e的下方的第2区域70p。第2区域70p是复位晶体管26的沟道区域，是具有p型的导电型的区域。单位像素10还具有位于保护晶体管28的栅极电极28e的下方的第3区域72p。第3区域72p是保护晶体管28的沟道区域，是具有p型的导电型的区域。第3区域72p中的p型杂质的浓度比第2区域70p中的p型杂质的浓度高。在半导体基板60是硅基板的情况下，p型杂质是从硼、铝、镓及铟所构成的群中选择的至少1个。p型杂质典型的是硼。另外，图3是正确地表示向复位晶体管26的栅极电极26e下方的区域以及保护晶体管28的栅极电极28e下方的区域进行了杂质的注入的图。

如果能够抑制伴随着包含n型杂质区域67n的电荷积蓄区域的电压上升的耗尽层扩大，则能够减小表面漏电流，能够减小在电荷积蓄区域中积蓄了电荷时的暗电流。通过提高保护晶体管28的栅极电极28e下方的区域的杂质浓度，能够抑制耗尽层的扩大。

通常，如果使fet的沟道区域的杂质浓度过高，则栅极与源极之间的pn结、以及栅极与漏极之间的pn结的电场变强，导致由少数载流子带来的扩散电流的增大。

着眼于本实施方式，通过向复位晶体管26的栅极电极26e施加规定的电压，能够使复位晶体管26以积蓄模式动作。因此，不需要提高复位晶体管26的栅极电极26e下方的第2区域70p的杂质浓度。相对于此，由于保护晶体管28电连接于电荷积蓄区域，所以不能通过向保护晶体管28的栅极电极28e施加规定的电压而使保护晶体管28以积蓄模式动作。另一方面，如果提高栅极电极28e下方的第3区域72p的杂质浓度，则也有扩散电流增加的可能。但是，由于暗电流的主要原因是由耗尽层的扩大带来的表面漏电流，所以如果能够减小表面漏电流，则即使扩散电流些许增加也能够减小总的暗电流。基于这样的理由，在本实施方式中，在保护晶体管28的沟道区域以高浓度掺加了杂质。

第2区域70p的杂质浓度及第3区域72p的杂质浓度例如可以通过形成各区域时的杂质的注入剂量来控制。

在本实施方式中，第3区域72p中含有的p型杂质是与第2区域70p中的p型杂质同种的元素。典型地，p型杂质是硼。第2区域70p及第3区域72p中，作为p型杂质，也可以实质上仅含有硼。根据这样的结构，摄像装置100的制造较容易，并且杂质的浓度也容易控制。“实质上仅含有硼”这一表现是指意图掺加的杂质仅是硼，不排除在各区域中含有不可避免的杂质的情况。

另外，第3区域72p中含有的p型杂质的元素或元素群可以与第2区域70p中的p型杂质的元素或元素群不同。

第2区域70p是复位晶体管26的栅极电极26e下方的区域。第2区域70p既可以具有比周围区域高的p型杂质浓度，也可以具有与周围区域相同的p型杂质浓度。即，向复位晶体管26的沟道区域的追加杂质掺杂既可以进行也可以不进行。

在图3中，第3区域72p从n型杂质区域67n离开。但是，由于第3区域72p与n型杂质区域67n的距离较短，所以为了形成第3区域72p而注入到p型半导体层65p中的杂质可能扩散到n型杂质区域67n。即，第3区域72p也可以与n型杂质区域67n相接。

通过计算机仿真，确认了通过向保护晶体管28的栅极电极28e下方的区域即第3区域72p掺杂而得到的效果。具体而言，通过计算机仿真，调查了当以规定的设计条件制作了单位像素10时的第2区域70p及第3区域72p的硼的浓度分布。然后，关于该单位像素10，通过计算机仿真，调查了作为电荷积蓄区域的n型杂质区域67n附近的耗尽层分布。在计算机仿真中使用了市场销售的仿真器。

图4a是在仿真中使用的模型，表示了复位晶体管26的栅极电极26e、n型杂质区域67n、保护晶体管28的栅极电极28e及第3区域72p在平面视图下的位置关系。在图4a的模型中，接触插塞86与栅极电极28e的距离d1是90nm。n型杂质区域67n与第3区域72p的距离d2是60nm。栅极电极28e的平面视形状是一边的长度d3为440nm的正方形。栅极电极28e的一边位于n型杂质区域67n的端部。第3区域72p扩展到栅极电极28e的外侧。第3区域72p的一部分与n型杂质区域68en重叠。根据这样的结构，能够充分地抑制耗尽层向栅极电极28e下方的扩展。

在图4a中，将第3区域72p用矩形区域表示。该矩形区域表示在将杂质注入时使用的掩模的设计上的位置。第3区域72p是具有规定浓度以上的p型杂质浓度的区域。距离d2例如处于0nm以上150nm以下的范围，也可以处于20nm以上120nm以下的范围。距离d2是n型杂质区域67n与第3区域72p的最短距离。

图5a表示图4a的模型中的杂质的浓度分布。杂质详细地讲是硼。杂质向第3区域72p的注入剂量是4×10¹²atoms/cm²。在图5a中，横轴表示沿着半导体基板60表面的方向的距离。纵轴表示半导体基板60的厚度方向的距离。如图5a所示，在栅极电极28e的下方，存在以1.5×10¹⁷atoms/cm³以上的浓度含有硼的区域。

图6表示图4a的模型中的半导体基板60的表面附近的硼的浓度分布。图6的横轴表示到保护晶体管28的栅极电极28e的中心的距离。纵轴表示硼的浓度。如图6所示，复位晶体管26的栅极电极26e下方的第2区域70p中的硼的浓度比n型杂质区域67n中的硼的浓度高。保护晶体管28的栅极电极28e下方的第3区域72p中的硼的浓度整体上比复位晶体管26的栅极电极26e下方的第2区域70p中的硼的浓度高。详细地讲，第3区域72p中的硼的浓度的最大值cof比第2区域70p中的硼的浓度的最大值crs大。第2区域70p中的硼的浓度的最大值crs是约1×10¹⁷atoms/cm³。在该例中，以超过n型杂质区域67n中的硼的浓度的方式对第2区域70p也注入了硼。

第2区域70p中的p型杂质浓度与第3区域72p中的p型杂质浓度的大小关系可以用各区域中的浓度的最大值来判断，也可以用在任意的多个测量点得到的浓度的平均值来判断。例如，第3区域72p中从n型杂质区域67n离开了规定距离的位置的第2导电型的杂质浓度可以比第2区域70p中从n型杂质区域67n离开了相同的规定距离的位置的第2导电型的杂质浓度高。此外，第3区域72p中与n型杂质区域67n邻接并且在栅极电极28e下方的位置的第2导电型的杂质浓度可以比第2区域70p中与n型杂质区域67n邻接并且在栅极电极26e下方的位置的第2导电型的杂质浓度高。

图7a表示用来调查本发明结构下的耗尽层分布的仿真结果。图7a与图4a、图5a及图6对应。图7a中心的较浓的圆形部分表示载流子浓度较低的耗尽层。在仿真中，复位晶体管26的栅极电极26e的电压是－1v。n型杂质区域67n的电压即保护晶体管28的栅极电极28e的电压是+0.5v。如图7a所示，根据本发明的结构，抑制了耗尽层向保护晶体管28的栅极电极28e下方的扩展。

虽然复位晶体管26的栅极电极26e下方的第2区域70p的硼浓度被抑制得较低，但是没有看到耗尽层向栅极电极26e下方的扩展。

图7b表示用来调查第3区域72p的硼浓度充分低的结构下的耗尽层分布的仿真结果。如图7b所示，耗尽层向保护晶体管28的栅极电极28e下方较大地扩展。

根据图7a与图7b的比较可以理解，通过向保护晶体管28的栅极电极28e下方的第3区域72p注入足够量的硼，能够抑制耗尽层向栅极电极28e下方的扩展。如果能够抑制耗尽层的扩展，则漏电流也能够减小。结果，能够提供能够生成更高品质的图像的摄像装置100。

根据图5a、图5b及图6，第3区域72p中的p型杂质浓度相对于第2区域70p中的p型杂质浓度的比率例如是1.5以上。比率的上限没有特别限定，例如是100。通过适当地调整第2区域70p及第3区域72p的各区域的杂质浓度，能够充分地减小漏电流。

与图4a同样，图4b是在仿真中使用的模型，表示了复位晶体管26的栅极电极26e、n型杂质区域67n、保护晶体管28的栅极电极28e及第3区域72p在平面视图下的另一位置关系。在图4b的模型中，第3区域72p与n型杂质区域67n相接。即，n型杂质区域67n与第3区域72p的距离d2是零。

图5b表示图4b的模型中的杂质的浓度分布。向第3区域72p的杂质注入剂量是4×10¹²atoms/cm²。根据图4b所示的模型，以高浓度含有硼的第3区域72p扩展到与n型杂质区域67n邻接的程度。

在使用图4b及图5b所示的模型的情况下，也抑制了耗尽层的扩展，得到了与图7a同样的结果。

图5a、图5b及图6所示的浓度分布是考虑元素的扩散的影响等而计算的，与实际的单位像素10中的分布很一致。

另外，在实际的单位像素10中，各区域的杂质浓度例如能够通过扫描型静电电容显微镜法(scm)进行测量。

(变形例1)

图8是表示复位晶体管的栅极电极、n型杂质区域及保护晶体管的栅极电极的另一布局的平面图。在本变形例中，保护晶体管28的栅极电极128e在平面视图中具有矩形形状。另一方面，栅极电极128e下方的第3区域172p在平面视图中整体上具有矩形以外的形状。栅极电极128e的1个长边横穿n型杂质区域67n。设定了第3区域172p的平面视形状，以使其避开栅极电极128e与n型杂质区域67n的重复区域。

在本变形例中，例如，在对第3区域172p的规定位置s3的p型杂质浓度及第2区域70p的规定位置s2的p型杂质浓度进行了测量时，前者的值比后者的值高。第2区域70p的规定位置s2可以是将摄像装置100进行平面观察时包括经过栅极电极26e的重心的栅极电极26e的法线与第2区域70p的表面的交点的位置。当将栅极电极26e的栅极长度方向上的中心线bl1与平行于栅极电极26e的栅极宽度方向的方向上的栅极电极128e的中心线bl2的交点定义为特定交点时，第3区域172p的规定位置s3可以是包括经过特定交点的栅极电极128e的法线与第3区域172p的表面的交点的位置。根据这样的结构，不论栅极电极128e的形状如何，都能够抑制耗尽层的扩展。

上述的“规定位置s2”及“规定位置s3”与“点”相比，应理解为“以1点为中心的微小区域”。第2区域70p的表面及第3区域的表面可以是半导体基板60的表面。“栅极长度方向”是指与栅极电极的厚度方向垂直并且与源极和漏极之间的电流流动方向平行的方向。“栅极宽度方向”是指与栅极电极的厚度方向垂直并且与栅极长度方向垂直的方向。

图9是图8的模型中的半导体基板60的表面附近的硼的浓度分布，表示从规定位置s2到规定位置k的硼的浓度分布。规定位置k是栅极电极128e的外缘与中心线bl1的交点所对应的位置。图9的横轴表示到保护晶体管28的栅极电极128e的中心的距离。纵轴表示硼的浓度。在规定位置k硼的浓度呈现最大值是邻接的元件分离区域69的影响。

如图9所示，保护晶体管28的栅极电极128e下方的第3区域172p中的硼浓度在整体上比复位晶体管26的栅极电极26e下方的第2区域70p中的硼浓度高。第3区域172p中的硼浓度的最大值cof比第2区域70p中的硼浓度的最大值crs大。在复位晶体管26的栅极电极26e下方的第2区域70p及n型杂质区域67n中，硼浓度是3×10¹⁶atoms/cm³且大致一定。即，在该例中，不进行向第2区域70p的硼的注入。

(变形例2)

图10是表示复位晶体管的栅极电极、n型杂质区域及保护晶体管的栅极电极的再另一布局的平面图。在本变形例中，n型杂质区域167n是电荷积蓄区域的一部分，是第1区域。n型杂质区域167n在平面视图中具有l字形状。即，作为电荷积蓄区域的n型杂质区域的形状并不限于矩形。复位晶体管26的栅极电极26e在平面视图中与l字形状的n型杂质区域167n的一端重叠。保护晶体管28的栅极电极28e在平面视图中与l字形状的n型杂质区域167n的另一端重叠。在栅极电极28e下方的第3区域72p中掺杂了p型杂质。根据这样的结构，不论n型杂质区域167n的形状如何，都能够抑制耗尽层向栅极电极28e下方的扩展。

如以上说明，根据本发明的实施方式，由于能够抑制漏电流的影响，所以提供能够以高画质进行摄像的摄像装置。另外，上述的放大晶体管22、地址晶体管24、复位晶体管26及保护晶体管28分别既可以是n沟道mosfet也可以是p沟道mosfet。在保护晶体管28是p沟道mosfet的情况下，使栅极电极28e的导电型为n型即可，上述的电源电压vdd改称作电源电压vss即可。此外，也不需要将这些晶体管全部统一为n沟道mosfet或p沟道mosfet的某个。

另外，也可以利用通过光电变换生成的正负电荷中的负电荷作为信号电荷。在将负电荷作为信号电荷、作为保护晶体管28而使用p沟道mosfet的情况下，作为保护晶体管28的栅极电极28e，可以使用具有n型的导电型的多晶硅。由此，能够抑制保护晶体管28的栅极电极28e下的耗尽层的形成，减小暗电流。此外，作为保护晶体管28的栅极电极28e，可以使用具有与具有n型的导电型的多晶硅相同程度的功函数的材料。这里，n⁺多晶硅的功函数是4.05ev。因而，作为栅极电极28e，例如可以使用hf(3.9ev)、tan(4.05ev)，al(4.13ev)、ti(4.14ev)，nb(4.15ev)、ta(4.19ev)。此外，如果是具有比p⁺多晶硅(5.17ev)小的功函数的材料则能够得到一定效果。即，例如还能够使用上述的midgapmetal。保护晶体管28的栅极电极28e的材料的功函数可以低于5.17ev，也可以是3.3ev以上且4.2ev以下。在利用负电荷作为信号电荷、作为保护晶体管28而使用p沟道mosfet的情况下，通过对栅极电极28e使用上述的材料，能够得到减小漏电流的效果。

此外，在利用负电荷作为信号电荷的情况下，对于保护晶体管28的n型(或p型)杂质区域68en，供给比向放大晶体管22供给的电源电压vdd(或电源电压vss)高的电压。即，向保护晶体管28的n型(或p型)杂质区域68en供给的电压是与电源电压vdd(或电源电压vss)不同的电压，是相对于电源电压vdd(或电源电压vss)而言与复位电压相同侧的电压。由此，能够减小截止漏电流并且以更高的栅极电压使过剩的电荷从n型(或p型)杂质区域67n排出。即，能够实现保护晶体管28的更稳定的动作。另外，在该情况下，也不论保护晶体管28的栅极电极28e的材料如何都能够得到稳定化的效果。

另外，也可以是，无论是利用正负哪种电荷作为信号电荷的情况，复位电压与向保护晶体管28的n型(或p型)杂质区域68en供给的电压之差的绝对值都比复位电压与电源电压vdd(或电源电压vss)之差的绝对值小。此外，向保护晶体管28的n型(或p型)杂质区域68en供给的电压也可以是复位电压与电源电压vdd(或电源电压vss)之间的电压。