JP2000012826A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JP2000012826A
JP2000012826A JP10171580A JP17158098A JP2000012826A JP 2000012826 A JP2000012826 A JP 2000012826A JP 10171580 A JP10171580 A JP 10171580A JP 17158098 A JP17158098 A JP 17158098A JP 2000012826 A JP2000012826 A JP 2000012826A
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JP
Japan
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solid
light receiving
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JP10171580A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Yamashita
満 山下
Manabu Yamada
学 山田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像装置の小型化、多画素化等による微
細化を行ったときにも垂直シフトレジスタの取扱電荷量
が十分となるようにすることを目的とする。 【解決手段】 第1導電型の半導体基板10上に形成さ
れた第2導電型のウェル領域11と、このウェル領域1
1上に形成された第1導電型の光電変換領域1N及びこ
の光電変換領域1N上に積層された第2導電型の電荷蓄
積領域1Pより成り、マトリックス状に配された複数個
の受光素子1と、この複数個の受光素子1から読み出さ
れた信号電荷を垂直方向に転送する複数列の垂直シフト
レジスタ3と、この垂直シフトレジスタ3と受光素子1
との間に垂直方向に設けられたチャネルストップ領域4
とを有する固体撮像装置において、水平方向において、
この垂直シフトレジスタ3の一部とチャネルストップ領
域4の一部とがオーバーラップするように形成したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は小型化、多画素化す
るのに適用して好適な固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にビデオカメラ等において図2に示
す如きインターライン転送方式のCCDを使用した固体
撮像装置が使用されている。この図2につき説明する
に、この図2はインターライン転送方式のCCDを使用
した固体撮像装置の平面図を示す。
【0003】この図2において、1はマトリックス状に
複数個例えば41万個が配された受光素子を示し、2は
この各受光素子1の垂直方向間を分離する垂直分離領
域、3はこの受光素子1の列方向即ち垂直方向に沿い且
つゲート領域5を介して複数列配されたCCDより成る
垂直シフトレジスタ、4はこの垂直シフトレジスタ3に
沿って、この垂直シフトレジスタ3と受光素子1との間
に垂直方向に連続的に配されたチャンネルストップ領域
である水平分離領域を示す。
【0004】斯るインターライン転送方式のCCDを使
用した固体撮像装置は各受光素子1から読み出した信号
電荷を垂直シフトレジスタ3により垂直方向に転送し、
更に水平シフトレジスタ6にて順次水平方向に転送す
る。この水平シフトレジスタ6の最終端にフローティン
グディヒュージョンアンプ(FDA)等から成る出力回
路である信号電荷検出回路7を設け、この信号電荷検出
回路7にて光電変換して得られた信号電荷を電圧変換し
て出力する如くなされたものである。
【0005】図3はこの図2のインターライン転送方式
のCCDを使用した固体撮像装置の一部拡大図を示し、
図4はこの図3の水平方向のX−X線断面図で、図5は
この図3の垂直方向のY−Y線断面図である。この図
3,図4及び図5を参照して従来の固体撮像装置の例を
更に説明する。
【0006】図4及び図5において、10はシリコンよ
り成るN型半導体基板を示し、このN型半導体基板10
上の全域に亘って不純物濃度がPのP型ウェル11を設
ける。図2で示した受光素子1はこのP型ウェル11上
に光の強さに応じた信号電荷を蓄積する不純物濃度がN
+ のN型領域より成る光電変換領域1Nを設けると共に
この光電変換領域1N上に積層して、光の強さに応じた
正孔を蓄積する不純物濃度がP++のP型領域より成る正
孔蓄積領域1Pを形成したものである。
【0007】この図4,図5例の受光素子1においては
縦型のオーバーフロードレインを構成しており、この受
光素子1の深さ方向の静電ポテンシャルは図6の曲線2
0に示す如くで、表面のP型領域の正孔蓄積領域1Pで
比較的低ポテンシャルで一定であり、これよりポテンシ
ャルが高くなり、信号電荷蓄積領域であるN型領域の光
電変換領域1Nの略中央部で極大値まで上がり、その後
このポテンシャルが低下し、P型ウェル11で極小とな
り、深さ方向のバリア20aを形成し、その後このポテ
ンシャルが上昇し、ドレインを構成するN型半導体基板
10で所定ポテンシャルまで上がる如きものであり、蓄
積電荷21がこの深さ方向のバリア20aを超えたとき
は、この超えた電荷はドレインを構成するN型半導体基
板10に流れ出る如くなされている。
【0008】また、この各受光素子1の垂直方向間に配
された垂直分離領域2は図5に示す如く、このP型ウェ
ル11の延長領域により形成する。
【0009】また、この受光素子1の列方向即ち垂直方
向に沿い且つ読み出しゲート領域5を介して配されたC
CDより成る垂直シフトレジスタ3は図4に示す如く垂
直方向に沿ってこのP型ウェル11上に所定幅の不純物
濃度がP+ の埋め込みチャンネル形成のためのP型領域
3Pを形成すると共にその上に不純物濃度がN+ の信号
電荷転送領域3Nを形成したものである。
【0010】またこの垂直シフトレジスタ3に沿って、
この垂直シフトレジスタ3と受光素子1との間に垂直方
向に連続的に配されたチャネルストップ領域である水平
分離領域4は、図4に示す如く、このP型ウェル11上
に不純物濃度がP+ のP型領域を形成したものである。
この図3,図4,図5において、13及び14は夫々絶
縁層15を介して配された所定パターンの例えばポリシ
リコンより成る転送電極である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述固体撮像装置にお
いては垂直シフトレジスタ3はN+ 型の信号電荷転送領
域3Nとスミア抑圧のためのP型領域3Pとより成り、
このN+ 型の信号電荷転送領域3Nの両側にP型のチャ
ネルストップ領域4及び読み出しゲート領域5が形成さ
れている。
【0012】この場合において、垂直シフトレジスタ3
の信号電荷転送領域(電荷蓄積領域)3Nの大きさが十
分でないときは、このチャネルストップ領域4や読み出
しゲート領域5等のP型不純物領域が熱工程等の拡散に
よって、この信号電荷転送領域(電荷蓄積領域)3Nに
影響を与える。特に濃度の高いチャネルストップ領域4
の影響を受けやすく、また領域形成のための加工ルール
(レジストパターンの最小線幅の縮小限界等)の制限等
により、垂直シフトレジスタ3の信号電荷転送領域3N
の実効的電荷蓄積量が大幅に縮小されることが考えられ
る。
【0013】このため、従来はチャネルストップ領域4
と垂直シフトレジスタ3との間に隙間をあけたり、領域
を接する程度にしており、またこの垂直シフトレジスタ
3の信号電荷転送領域3Nを拡大してこの拡散による影
響をなるべく抑えるようにしていた。ただし、この場
合、受光素子1の開口等、この受光素子1の領域1P,
1Nを縮小させることになるため、感度等の基本特性を
劣化させることとなる不都合があった。
【0014】特に今後の固体撮像装置の小型化、多画素
化等による微細化によって、この垂直シフトレジスタ3
の信号電荷転送領域3Nは確保できなくなる傾向にあ
り、このことはこの信号電荷転送領域3Nの取扱電荷量
が減少してしまうことになるので特性上問題となってく
る。
【0015】また、この垂直シフトレジスタ3の信号電
荷転送領域3Nの取扱電荷量を確保するために、チャネ
ルストップ領域4、読み出しゲート領域5を縮小するこ
とが考えられるが、製造時のレジストパターンによる加
工精度等の製造限界があり、従来の技術では困難であっ
た。
【0016】本発明は斯る点に鑑み、固体撮像装置の小
型化、多画素化等による微細化を行ったときにも垂直シ
フトレジスタの取扱電荷量が十分となるようにすること
を目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明固体撮像装置は、
第1導電型の半導体基板上に形成された第2導電型のウ
ェル領域と、このウェル領域上に形成された第1導電型
の光電変換領域及びこの光電変換領域上に積層された第
2導電型の電荷蓄積領域より成り、マトリックス状に配
された複数個の受光素子と、この複数個の受光素子から
読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数列の垂
直シフトレジスタと、この垂直シフトレジスタと受光素
子との間に垂直方向に設けられたチャネルストップ領域
とを有する固体撮像装置において、水平方向において、
この垂直シフトレジスタの一部とチャネルストップ領域
の一部とがオーバーラップするように形成したものであ
る。
【0018】本発明によれば、水平方向において垂直シ
フトレジスタの一部とチャネルストップ領域の一部とを
オーバーラップさせるので、それだけ小型化、多画素化
等による微細化ができると共にチャネルストップ領域の
形成において製造加工ルールに制限なく形成でき、垂直
シフトレジスタの取扱電荷量を十分とすることができ
る。
【0019】また受光素子の開口等他の領域を縮小しな
くて良いので、他の特性を劣化することなく垂直シフト
レジスタの取扱電荷量を十分とすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下図1を参照して本発明固体撮
像装置の実施の形態の例につき説明しよう。図1におい
て、図4に対応する部分にはを同一符号を付して示す。
【0021】本例の固体撮像装置の平面図は図2と同様
であり、マトリックス状に複数個例えば41万個の受光
素子1を設け、この各受光素子1の垂直方向間に垂直分
離領域2を配する。また、この受光素子1の列方向即ち
垂直方向に沿い且つ読み出しゲート領域5を介してCC
Dより成る複数列の垂直シフトレジスタ3を配し、この
垂直シフトレジスタ3に沿って、この垂直シフトレジス
タ3と受光素子1との間に垂直方向に連続的にチャネル
ストップ領域即ち水平分離領域4を配する。
【0022】また本例の一部拡大図も図3と同様で、本
例による図3の垂直方向Y−Y線断面図は図5と略同様
であるが本例においては、この水平方向のX−X線断面
図を図1に示す如く構成する。この図1及び図5を参照
して、本例の固体撮像装置を説明する。
【0023】本例においては、図1,図5に示す如くシ
リコンより成るN型半導体基板10上に全域に亘って不
純物濃度がPのP型ウェル11を設ける。受光素子1は
このP型ウェル11上に光の強さに応じた信号電荷を蓄
積する不純物濃度がN+ のN型領域より成る光電変換領
域1Nを設けると共にこの光電変換領域1N上に積層し
て光の強さに応じた正孔を蓄積する不純物濃度がP++
P型領域より成る正孔蓄積領域1Pを形成したものであ
る。
【0024】この図1,図5例の受光素子1においては
縦型のオーバーフロードレインを構成しており、この受
光素子1の深さ方向のポテンシャルは図6の曲線20に
示す如くで、表面のP型領域の正孔蓄積領域1Pで比較
的低ポテンシャルで一定であり、これよりポテンシャル
が上昇し信号電荷蓄積領域であるN型領域の光電変換領
域1Nの略中央部で極大値まで上がり、その後このポテ
ンシャルが低下し、P型ウェル11で極小となり、深さ
方向のバリア20aを形成し、その後このポテンシャル
が上昇し、ドレインを構成するN型半導体基板10で所
定ポテンシャルまで上がる如きものであり、蓄積電荷2
1がこの深さ方向のバリア20aを超えた時は、この超
えた電荷はドレインを構成するN型半導体基板10に流
れ出る如くなされている。
【0025】また、この各受光素子1の垂直方向間に配
された垂直分離領域2は図5に示す如く、このP型ウェ
ル11の延長領域により形成する。
【0026】またこの受光素子1の列方向即ち垂直方向
に沿い且つ読み出しゲート領域5を介して配されたCC
Dより成る垂直シフトレジスタ3は図1に示す如く垂直
方向に沿ってこのP型ウェル11上に所定幅の不純物濃
度がP+ のスミア抑圧のためのP型領域3Pを形成する
と共にその上に不純物濃度がN+ の信号電荷転送領域3
Nを形成したものである。
【0027】またこの垂直シフトレジスタ3に沿って、
この垂直シフトレジスタ3と受光素子1との間に垂直方
向に連続的に配されたチャネルストップ領域である水平
分離領域4は、図1に示す如く、このP型ウェル11上
に不純物濃度がP+ のP型領域により形成する如くす
る。
【0028】本例においては、この場合図1に示す如
く、垂直シフトレジスタ3の一部と、このチャネルスト
ップ領域である水平分離領域4の一部がオーバーラップ
する如くする。このオーバーラップにより垂直シフトレ
ジスタ3の信号電荷転送領域3Nの取扱電荷量が増大す
る。
【0029】この場合、本例による固体撮像装置を製造
するときはP型ウェル11上に垂直シフトレジスタ3の
不純物濃度がP+ のスミア抑圧のためのP型領域3Pと
この不純物濃度がP+ のP型領域より成るチャネルスト
ップ領域である水平分離領域4を同時に一部オーバーラ
ップして形成し、その後その上に一部オーバーラップし
て垂直シフトレジスタ3の不純物濃度がN+ の信号電荷
転送領域(電荷蓄積領域)3Nを形成する如くする。
【0030】このときは、チャネルストップ領域である
水平分離領域4の幅Wをレジストパターンの最小線幅の
縮小限界より小さく製造することができる。この場合垂
直シフトレジスタ3の信号電荷転送領域3Nによりチャ
ネルストップ領域である水平分離領域4は削られてしま
うが、受光素子1の正孔蓄積領域1PのP++が、図1に
示す如くこのチャネルストップ領域4に拡散しているた
め信号電荷転送領域3Nの信号電荷を抑えることができ
素子分離としては問題無い。
【0031】この図1,図2,図3,図5において、1
3及び14は夫々絶縁層15を介して配された所定パタ
ーンの例えばポリシリコンより成る転送電極である。
【0032】本例によれば、水平方向において垂直シフ
トレジスタ3の一部とチャネルストップ領域4の一部と
をオーバーラップさせるので、それだけ小型化、多画素
化等による微細化ができると共にこのチャネルストップ
領域4の形成において、製造加工ルールに制限なく形成
でき、垂直シフトレジスタ3の取扱電荷量を上述の如く
微細化しても十分とすることができる利益がある。
【0033】また本例によれば受光素子1の開口等他の
領域を縮小しなくて良いので、他の特性を劣化すること
なく垂直シフトレジスタの取扱電荷量を十分とすること
ができる利益がある。
【0034】尚、本発明は上述例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得る
ことは勿論である。
【0035】
【発明の効果】本例によれば、水平方向において、垂直
シフトレジスタの一部とチャネルストップ領域の一部と
をオーバーラップさせるので、それだけ小型化、多画素
化等による微細化ができると共にチャネルストップ領域
の形成において、製造加工ルールに制限なく形成でき、
垂直シフトレジスタの取扱電荷量を十分とすることがで
きる利益がある。
【0036】また受光素子の開口等他の領域を縮小しな
くて良いので、他の特性を劣化することなく垂直シフト
レジスタの取扱電荷量を十分とすることができる利益が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明固体撮像装置の実施の形態の例の要部の
水平方向断面図である。
【図2】固体撮像装置の例の平面図である。
【図3】図2の一部拡大図である。
【図4】従来の固体撮像装置の例の要部の水平方向断面
図である。
【図5】従来の固体撮像装置の例の要部の垂直方向断面
図である。
【図6】本発明の説明に供する線図である。
【符号の説明】
1‥‥受光素子、1P‥‥正孔蓄積領域、1N‥‥光電
変換領域、3‥‥垂直シフトレジスタ、3P‥‥P型領
域、3N‥‥信号電荷転送領域、4‥‥チャネルストッ
プ領域、6‥‥水平シフトレジスタ、10‥‥N型半導
体基板、11‥‥P型ウェル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA01 AA05 AB01 BA13 CA04 DA03 FA06 FA26 FA50 5C024 AA01 CA31 FA01 FA11 GA16 GA26 GA44

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に形成された
    第2導電型のウェル領域と、 前記ウェル領域上に形成された前記第1導電型の光電変
    換領域及び前記光電変換領域上に蓄積された前記第2導
    電型の電荷蓄積領域より成り、マトリックス状に配され
    た複数個の受光素子と、 前記複数個の受光素子から読み出された信号電荷を垂直
    方向に転送する複数列の垂直シフトレジスタと、 前記垂直シフトレジスタと前記受光素子との間に垂直方
    向に設けられたチャンネルストップ領域とを有する固体
    撮像装置において、 水平方向において前記垂直シフトレジスタの一部と前記
    チャンネルストップ領域の一部とがオーバラップするよ
    うに形成したことを特徴とする固体撮像装置。
JP10171580A 1998-06-18 1998-06-18 固体撮像装置 Pending JP2000012826A (ja)

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