JP2000174249A - Ccd solid state image pickup element - Google Patents

Ccd solid state image pickup element

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JP2000174249A
JP2000174249A JP10341945A JP34194598A JP2000174249A JP 2000174249 A JP2000174249 A JP 2000174249A JP 10341945 A JP10341945 A JP 10341945A JP 34194598 A JP34194598 A JP 34194598A JP 2000174249 A JP2000174249 A JP 2000174249A
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Japan
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register
transfer
horizontal
type
vertical
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Japanese (ja)
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Naoki Nishi
直樹 西
Tomohiro Shiiba
智宏 椎葉
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the transfer efficiency of a horizontal register and increase the handling charge quantity of a vertical register by increasing the transfer electric field of the horizontal register and the handling charge quantity of the vertical register because of a deep potential of the transfer channel. SOLUTION: A p-type region 25a and an n-type buried channel region 26a are formed on a p-type well region 21, and a transfer electrode 36 composed of a set of a storage electrode 34 and a transfer electrode 35 is formed through a gate insulation film 28 thereon. In a CCD solid state image sensing element, esp., a horizontal transfer register 3 is implanted with additional impurity ions, the impurity profiles and potentials of a vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 are formed in optimum conditions, respectively, thereby constituting a CCD solid state image pickup element. Since the handling signal quantity Qv of the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register electric field E11 can be large, a CCD solid state image pickup element having a high required specification level can be easily realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、センサがマトリク
ス状に2次元配列されたCCD固体撮像素子に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CCD solid-state imaging device in which sensors are two-dimensionally arranged in a matrix.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的なインターライン転送方式のCC
D固体撮像素子の概略平面図を図7に示す。図7に示す
ように、このCCD固体撮像素子10では、複数の受光
部(センサ)1がマトリクス状に配列され、各列に対応
する受光部1の一側にCCD構造の垂直転送レジスタ2
が配されると共に、各垂直転送レジスタ2の一端に同様
にCCD構造の共通の水平転送レジスタ3が設けられ、
受光部1で光電変換された信号電荷を読み出しゲート部
4を通じて垂直転送レジスタ2に読み出し、この信号電
荷を垂直転送レジスタ2によって例えば4相駆動の転送
を行って水平転送レジスタ3に転送し、さらに水平転送
レジスタ3内を例えば2相駆動で転送し、出力アンプ5
を通じて出力端子6より順次この信号を出力するように
構成される。
2. Description of the Related Art General interline transfer type CC
FIG. 7 shows a schematic plan view of the D solid-state imaging device. As shown in FIG. 7, in the CCD solid-state imaging device 10, a plurality of light receiving units (sensors) 1 are arranged in a matrix, and a vertical transfer register 2 having a CCD structure is provided on one side of the light receiving unit 1 corresponding to each column.
And a common horizontal transfer register 3 having a CCD structure is provided at one end of each vertical transfer register 2.
The signal charge photoelectrically converted by the light receiving unit 1 is read out to the vertical transfer register 2 through the readout gate unit 4, and the signal charge is transferred to the horizontal transfer register 3 by, for example, four-phase drive transfer by the vertical transfer register 2. The data is transferred in the horizontal transfer register 3 by, for example, two-phase driving, and the output
Through the output terminal 6 sequentially.

【0003】図7に示すインターライン転送方式のCC
D固体撮像素子10において、その受光部1から垂直転
送レジスタ2にかけてのI−I′線上の断面構造、及び
水平転送レジスタ3のII−II′線上の断面構造は例えば
図4及び図5に示すように構成されている。即ち、図4
に示すように第1導電型例えばn型の半導体基板41に
低濃度の第2導電型即ちp型のウエル領域(以下第1の
p型ウエル領域とする)42が形成され、この第1のp
型ウエル領域42に受光部1と垂直転送レジスタ2が形
成されている。受光部1は例えば第1のp型ウエル領域
42上に第1のp型ウエル領域42とによってフォトダ
イオードを構成するn領域43を形成し、さらにn領域
43の表面に正孔蓄積層となるp+ 領域44を形成した
いわゆる埋め込みフォトダイオード構造で構成されてい
る。
The CC of the interline transfer system shown in FIG.
In the D solid-state imaging device 10, the cross-sectional structure along the line II 'from the light receiving section 1 to the vertical transfer register 2 and the cross-sectional structure along the line II-II' of the horizontal transfer register 3 are shown in FIGS. It is configured as follows. That is, FIG.
As shown in FIG. 1, a low-concentration second conductivity type, ie, p-type well region (hereinafter referred to as a first p-type well region) 42 is formed on a first conductivity type, for example, an n-type semiconductor substrate 41, and the first conductivity type is formed. p
The light receiving section 1 and the vertical transfer register 2 are formed in the mold well area 42. The light receiving section 1 forms, for example, an n region 43 that forms a photodiode with the first p-type well region 42 on the first p-type well region 42, and furthermore, forms a hole accumulation layer on the surface of the n-type region 43. It has a so-called buried photodiode structure in which ap + region 44 is formed.

【0004】一方、垂直転送レジスタ2は、第1のp型
ウエル領域42上にこれより高濃度のp型領域(第2の
p型ウエル領域)46及びn型の埋め込みチャネル領域
47を順次形成していわゆる埋め込みチャネル型とし、
この埋め込みチャネル領域47上にゲート絶縁膜48を
介して例えば多結晶シリコンから成る垂直転送電極49
を形成して構成される。
On the other hand, the vertical transfer register 2 sequentially forms a higher concentration p-type region (second p-type well region) 46 and an n-type buried channel region 47 on the first p-type well region 42. Into a so-called embedded channel type,
A vertical transfer electrode 49 made of, for example, polycrystalline silicon is formed on the buried channel region 47 with a gate insulating film 48 interposed therebetween.
Is formed.

【0005】受光部1と垂直転送レジスタ2間の読み出
しゲート部4は、第1のp型ウエル領域42の上にゲー
ト絶縁膜48を介して垂直転送電極49を延長形成して
構成される。52はSiO2 等の絶縁膜、53はp+
ャネルストップ領域を示す。尚、読み出しゲート部4
は、第1のp型ウエル領域42上にこれより高濃度(p
+ )のp型領域を形成して、その上にゲート絶縁膜48
を形成して構成してもよい。
The read gate section 4 between the light receiving section 1 and the vertical transfer register 2 is formed by extending a vertical transfer electrode 49 on the first p-type well area 42 with a gate insulating film 48 interposed therebetween. 52 denotes an insulating film such as SiO 2 and 53 denotes a p + channel stop region. The read gate unit 4
Is formed on the first p-type well region 42 at a higher concentration (p
+ ) Is formed, and a gate insulating film 48 is formed thereon.
May be formed.

【0006】水平転送レジスタ3は、図5に示すよう
に、第1のp型ウエル領域42上に上記のp型領域46
及びn型の領域47と後述するように同時に形成したp
型領域46a及びn型の埋め込みチャネル領域47aを
形成していわゆる埋め込みチャネル型となし、この埋め
込みチャネル領域47a上にゲート絶縁膜48を介して
例えば多結晶シリコンからなる2相の転送電極、即ちス
トレージ電極54及びトランスファ電極55を組とした
水平転送電極56を形成して構成される。
[0006] As shown in FIG. 5, the horizontal transfer register 3 includes the p-type region 46 on the first p-type well region 42.
And p formed simultaneously with the n-type region 47 as described later.
A mold region 46a and an n-type buried channel region 47a are formed to form a so-called buried channel type, and a two-phase transfer electrode made of, for example, polycrystalline silicon, ie, a storage, is formed on the buried channel region 47a via a gate insulating film 48. A horizontal transfer electrode 56 composed of an electrode 54 and a transfer electrode 55 is formed.

【0007】そして、従来は、図7に示されるようなC
CD固体撮像素子10の垂直転送レジスタ2と、水平転
送レジスタ3に対して、同一のイオン注入条件で不純物
のイオン注入が行われていた。このイオン注入の過程に
ついて説明する。
[0007] Conventionally, as shown in FIG.
Impurity ion implantation has been performed on the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 of the CD solid-state imaging device 10 under the same ion implantation conditions. The process of this ion implantation will be described.

【0008】まず、第1のp型ウエル領域(1PW)4
2を形成するために、n型半導体基板41に対してp型
不純物を数MeV程度の高エネルギーでイオン注入す
る。その後、垂直転送レジスタ2及び水平転送レジスタ
3となる部分の第1のp型ウエル領域42に対して、数
百keVのエネルギーでp型不純物を注入し、第2のp
型ウエル領域46,46aを形成する。続いて、同じく
数百keVのエネルギーでn型不純物をイオン注入して
埋め込みチャネル47,47aを形成する。
First, a first p-type well region (1PW) 4
In order to form 2, a p-type impurity is ion-implanted into the n-type semiconductor substrate 41 at a high energy of about several MeV. Thereafter, a p-type impurity is implanted at an energy of several hundred keV into the first p-type well region 42 in a portion to be the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3, thereby forming a second p-type impurity.
The mold well regions 46 and 46a are formed. Subsequently, buried channels 47 and 47a are formed by ion-implanting an n-type impurity with an energy of several hundred keV.

【0009】従って、垂直転送レジスタ2のX−X′線
上、水平転送レジスタ3のY−Y′線上の不純物プロフ
ァイルとポテンシャル図は、いずれも図6A及び図6B
に示すようになる。図6Aにおいて、p(1PW)は第
1のp型ウエル領域42の、p(2PW)は第2のp型
ウエル領域46,46aの、nは埋め込みチャネル4
7,47aのそれぞれ不純物濃度分布を示す。また、図
6Bにおいて、転送チャネルの最もポテンシャルの深い
所のポテンシャルの値をPc、表面からの距離をdとす
る。
Therefore, the impurity profiles and potential diagrams on the XX 'line of the vertical transfer register 2 and the YY' line of the horizontal transfer register 3 are shown in FIGS. 6A and 6B.
It becomes as shown in. In FIG. 6A, p (1PW) is the first p-type well region 42, p (2PW) is the second p-type well region 46, 46a, and n is the buried channel 4.
7 and 47a respectively show impurity concentration distributions. In FIG. 6B, the potential value at the deepest point of the transfer channel is Pc, and the distance from the surface is d.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように垂直転送レジスタ2と水平転送レジスタ3とを同
じ不純物プロファイルで形成する場合において、垂直転
送レジスタ2の取り扱い信号量Qv を稼ぐために、n型
不純物を低い加速エネルギーでイオン注入することによ
り、転送チャネルを表面に近くして、かつ転送チャネル
のポテンシャルも浅くすると、水平レジスタ転送電界E
H が稼げなくなる。
However [0005] In the case of forming the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 as described above at the same impurity profile, to make the handling signal amount Q v of the vertical transfer register 2, When the transfer channel is made closer to the surface and the transfer channel potential is made shallower by ion-implanting n-type impurities with low acceleration energy, the horizontal register transfer electric field E
H can no longer earn.

【0011】即ち図6Bのポテンシャル図において、P
cとdを共に小さくすると垂直転送レジスタ2の取り扱
い信号量Qv は大きくできるが、水平レジスタ転送電界
Hが小さくなる。この水平レジスタ転送電界EH が小
さいと、水平転送の転送効率が悪くなり、また転送の高
速化が難しくなる。
That is, in the potential diagram of FIG.
When both c and d are reduced, the signal amount Q v handled by the vertical transfer register 2 can be increased, but the horizontal register transfer electric field E H decreases. When the horizontal register transfer electric field E H is small, the transfer efficiency of the horizontal transfer is deteriorated, and it is difficult to increase the transfer speed.

【0012】逆に、水平レジスタ転送電界EH を稼ぐた
めに、n型不純物を高い加速エネルギーでイオン注入す
ることにより、転送チャネルを表面から遠くにして、か
つ転送チャネルのポテンシャルも深くすると、転送チャ
ネルが転送電極から遠くなることから、転送電極の電位
の変化が転送チャネルに及ぼす影響が小さくなり、その
結果垂直転送レジスタ2の取り扱い信号量Qv が小さく
なってしまう。
Conversely, in order to increase the horizontal register transfer electric field E H , the transfer channel is made farther from the surface and the potential of the transfer channel is made deeper by ion-implanting n-type impurities with a high acceleration energy. since the channel is away from the transfer electrodes, the change in potential of the transfer electrodes is small effect on the transfer channel, resulting vertical transfer register 2 handling signal amount Q v is reduced.

【0013】即ち図6Bのポテンシャル図において、P
cとdを共に大きくすると水平レジスタ転送電界EH
大きくできるが、垂直転送レジスタ2の取り扱い信号量
vが小さくなる。
That is, in the potential diagram of FIG.
When both c and d are increased, the horizontal register transfer electric field E H can be increased, but the handled signal amount Q v of the vertical transfer register 2 decreases.

【0014】上述の問題を解決するために、垂直転送レ
ジスタ2と水平転送レジスタ3とを、それぞれ最適な条
件(不純物濃度等)で作り分けるという方法も考えられ
る。
In order to solve the above-mentioned problem, a method of separately forming the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 under optimum conditions (impurity concentration and the like) may be considered.

【0015】しかし、このような作り分けの方法を採用
した場合、垂直転送レジスタ2と水平転送レジスタ3と
の間で合わせずれが生じたときに、いわゆるポテンシャ
ルディップ(電位のポケット)ができ易くなるという問
題が生じることがある。ポテンシャルディップが発生す
ると、信号電荷の転送が完全に行われなくなり転送効率
が低下してしまう。
However, when such a method of making a difference is adopted, when a misalignment occurs between the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3, a so-called potential dip (potential pocket) is easily generated. Problem may occur. When the potential dip occurs, the transfer of the signal charge is not completely performed, and the transfer efficiency is reduced.

【0016】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、水平レジスタの転送効率の向上と、垂直レジス
タの取り扱い電荷量の向上を共に実現できるCCD固体
撮像素子を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a CCD solid-state imaging device capable of improving both the transfer efficiency of a horizontal register and the charge amount handled by a vertical register.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のCCD固体撮像
素子は、水平レジスタの転送チャネルのポテンシャルが
垂直レジスタの転送チャネルの最も深いポテンシャルよ
りも深く形成され、また水平レジスタの転送チャネルの
最もポテンシャルが深い位置が垂直レジスタの転送チャ
ネルの最もポテンシャルが深い位置と比較して転送電極
からの距離が遠くなるように形成されているものであ
る。
In the CCD solid-state imaging device according to the present invention, the potential of the transfer channel of the horizontal register is formed deeper than the deepest potential of the transfer channel of the vertical register, and the potential of the transfer channel of the horizontal register is most deep. Is formed such that the deeper the position is, the longer the distance from the transfer electrode is to the position where the potential of the transfer channel of the vertical register is deepest.

【0018】上述の本発明の構成によれば、水平レジス
タの転送チャネルのポテンシャルが深いので水平レジス
タ転送電界を大きくすることができる。また、垂直レジ
スタの転送チャネルの最もポテンシャルが深い位置は、
水平レジスタの転送チャネルの同じく最も深い位置より
も転送電極からの距離が近いので、転送電極の電位の変
化が転送チャネルにより効果的に及ぶため、垂直レジス
タの取り扱い電荷量を大きくすることができる。
According to the configuration of the present invention described above, since the potential of the transfer channel of the horizontal register is deep, the electric field of the horizontal register transfer can be increased. Also, the position where the potential of the transfer channel of the vertical register is deepest is
Since the distance from the transfer electrode is shorter than the deepest position of the transfer channel of the horizontal register, a change in the potential of the transfer electrode is more effectively applied to the transfer channel, so that the amount of charge handled by the vertical register can be increased.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明は、センサがマトリクス状
に2次元配列されたCCD固体撮像素子であって、各列
のセンサで発生した信号電荷を転送する垂直レジスタ
と、垂直レジスタによって転送されてきた信号電荷を1
行分ずつ転送するための水平レジスタとを有し、水平レ
ジスタの転送チャネルのポテンシャルが垂直レジスタの
転送チャネルの最も深いポテンシャルよりも深く形成さ
れ、水平レジスタの転送チャネルの最もポテンシャルが
深い位置が垂直レジスタの転送チャネルの最もポテンシ
ャルが深い位置と比較して、転送電極からの距離が遠く
なるように形成されているCCD固体撮像素子である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a CCD solid-state imaging device in which sensors are two-dimensionally arranged in a matrix, and a vertical register for transferring signal charges generated by sensors in each column, and a vertical register for transferring signal charges. Signal charge
A horizontal register for transferring each row, wherein the potential of the transfer channel of the horizontal register is formed deeper than the deepest potential of the transfer channel of the vertical register, and the position where the potential of the transfer channel of the horizontal register is deepest is vertically This is a CCD solid-state imaging device formed so that the distance from the transfer electrode is longer than the deepest position of the transfer channel of the register.

【0020】図1及び図2は本発明の一実施の形態とし
てCCD固体撮像素子の要部を示す断面図である。尚、
本実施の形態のCCD固体撮像素子は、前述の図7に示
したインターライン転送方式のCCD固体撮像素子10
に適用しうるもので、図1及び図2はそのI−I′線上
の断面及びII−II′線上の断面図に対応する。
FIG. 1 and FIG. 2 are cross-sectional views showing a main part of a CCD solid-state imaging device as one embodiment of the present invention. still,
The CCD solid-state imaging device of the present embodiment is a CCD solid-state imaging device 10 of the interline transfer system shown in FIG.
FIGS. 1 and 2 correspond to a cross-sectional view taken along the line II ′ and a cross-sectional view taken along the line II-II ′.

【0021】本実施の形態においては、図2に示すよう
に受光部1及び垂直転送レジスタ2に関する構成は、前
述の図4の構成と同様である。即ち、第1導電型例えば
n型の半導体基板20に低濃度の第2導電型即ちp型の
ウエル領域(以下第1のp型ウエル領域とする)21が
形成され、この第1のp型ウエル領域21に受光部1と
垂直転送レジスタ2が形成されている。受光部1は例え
ば第1のp型ウエル領域21上に第1のp型ウエル領域
21とによってフォトダイオードを構成するn型領域2
2を形成し、さらにn型領域22の表面に正孔蓄積層と
なるp+ 領域23を形成したいわゆる埋め込みフォトダ
イオード構造で構成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the configuration relating to the light receiving section 1 and the vertical transfer register 2 is the same as the configuration shown in FIG. That is, a low-concentration second conductivity type, that is, a p-type well region (hereinafter referred to as a first p-type well region) 21 is formed on a first conductivity type, for example, an n-type semiconductor substrate 20, and the first p-type well region 21 is formed. The light receiving portion 1 and the vertical transfer register 2 are formed in the well region 21. The light receiving section 1 includes, for example, an n-type region 2 that forms a photodiode on the first p-type well region 21 with the first p-type well region 21.
2 and a so-called buried photodiode structure in which ap + region 23 serving as a hole accumulation layer is formed on the surface of the n-type region 22.

【0022】垂直転送レジスタ2は、第1のp型ウエル
領域21上にこれより高濃度のp型領域25及びn型の
埋め込みチャネル領域26を順次形成していわゆる埋め
込みチャネル型とし、この埋め込みチャネル領域26上
にゲート絶縁膜28を介して例えば多結晶シリコンから
成る垂直転送電極29を形成して構成される。また、垂
直レジスタ2のB−B′線上の不純物プロファイルとポ
テンシャル図は、図6A及び図6Bに示すようになる。
尚、この垂直転送レジスタ2について、図6Bにおける
垂直転送チャネルの最もポテンシャルの深い所のポテン
シャルの値PcをP2 、この場所の表面からの距離dを
2 とする。
The vertical transfer register 2 forms a so-called buried channel type by sequentially forming a higher concentration p-type region 25 and an n-type buried channel region 26 on the first p-type well region 21. A vertical transfer electrode 29 made of, for example, polycrystalline silicon is formed on the region 26 with a gate insulating film 28 interposed therebetween. 6A and 6B show an impurity profile and a potential diagram on the BB 'line of the vertical register 2. FIG.
In this vertical transfer register 2, the potential value Pc at the deepest point of the vertical transfer channel in FIG. 6B is P 2 , and the distance d from this surface to the surface is d 2 .

【0023】受光部1と垂直転送レジスタ2間の読み出
しゲート部4も図4と同様に、第1のp型ウエル領域2
1上にゲート絶縁膜28を介して垂直転送電極29を延
長形成して構成される。30はSiO2 等の絶縁膜、3
2はp+ チャネルストップ領域を示す。尚、読み出しゲ
ート部4は、第1のp型ウエル領域21上にこれより高
濃度(p+ )のp型領域を形成して、その上にゲート絶
縁膜28を形成して構成してもよい。
The read gate section 4 between the light receiving section 1 and the vertical transfer register 2 also has a first p-type well region 2 as in FIG.
1 is formed by extending a vertical transfer electrode 29 with a gate insulating film 28 interposed therebetween. 30 is an insulating film such as SiO 2 , 3
2 indicates a p + channel stop region. Note that the read gate unit 4 may be formed by forming a p-type region having a higher concentration (p + ) on the first p-type well region 21 and forming a gate insulating film 28 thereon. Good.

【0024】一方、水平転送レジスタ3に関する構成
は、図1に示すように前述の図5の構成と同様である。
ただし、後述するように不純物プロファイルやポテンシ
ャルが従来と異なる。即ち、p型ウエル領域21上にp
型領域25a及びn型の埋め込みチャネル領域26aを
形成していわゆる埋め込みチャネル型となし、この埋め
込みチャネル領域26a上にゲート絶縁膜28を介して
例えば多結晶シリコンからなる2相の転送電極、即ちス
トレージ電極34及びトランスファ電極35を組とした
転送電極36を形成して構成される。
On the other hand, the configuration related to the horizontal transfer register 3 is the same as the configuration shown in FIG. 5 as shown in FIG.
However, as will be described later, the impurity profile and the potential are different from those in the related art. That is, the p-type well region 21 has p
A type region 25a and an n-type buried channel region 26a are formed to form a so-called buried channel type, and a two-phase transfer electrode made of, for example, polycrystalline silicon, ie, a storage, is formed on the buried channel region 26a via a gate insulating film 28. The transfer electrode 36 is formed by forming an electrode 34 and a transfer electrode 35 as a set.

【0025】尚、p型領域25aとn型の埋め込みチャ
ネル領域26aとは、後述するように、上記のp型領域
25及びn型の領域26と同時に不純物をイオン注入し
て形成した状態とは異なる。従って領域の深さや不純物
濃度等が上記のp型領域25及びn型の領域26とは必
ずしも一致しない。
As will be described later, the p-type region 25a and the n-type buried channel region 26a are different from the state where the impurity is ion-implanted simultaneously with the p-type region 25 and the n-type region 26. different. Therefore, the depth of the region, the impurity concentration, and the like do not always match those of the p-type region 25 and the n-type region 26 described above.

【0026】そして、本実施の形態のCCD固体撮像素
子においては、特に水平転送レジスタ3へn型不純物の
追加イオン注入を行い、垂直転送レジスタ2及び水平転
送レジスタ3の不純物プロファイルとポテンシャルを各
々最適な条件で形成しCCD固体撮像素子を構成するも
のである。
In the CCD solid-state imaging device according to the present embodiment, additional ion implantation of an n-type impurity is particularly performed on the horizontal transfer register 3 to optimize the impurity profiles and potentials of the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 respectively. The CCD solid-state imaging device is formed under the following conditions.

【0027】次に、本実施の形態のCCD固体撮像素子
における、垂直転送レジスタ2及び水平転送レジスタ3
の形成工程を説明する。
Next, the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 in the CCD solid-state image pickup device of the present embodiment.
Will be described.

【0028】まず、従来構造の場合と同様に、レジスタ
となる領域2,3全てを含むようにn型の半導体基板2
0に対して、p型不純物を数MeV程度の高エネルギー
でイオン注入して、第1のp型ウエル領域21を形成す
る。
First, as in the case of the conventional structure, the n-type semiconductor substrate 2 is formed so as to include all the regions 2 and 3 serving as registers.
With respect to 0, a first p-type well region 21 is formed by ion-implanting a p-type impurity with high energy of about several MeV.

【0029】次に、数百keVのエネルギーでp型不純
物をイオン注入して、第2のp型ウエル領域25を形成
する。さらに、数百keVのエネルギーでn型不純物を
イオン注入して、埋め込みチャネル26を形成する。
Next, a second p-type well region 25 is formed by ion-implanting a p-type impurity with an energy of several hundred keV. Further, an buried channel 26 is formed by ion-implanting an n-type impurity with an energy of several hundred keV.

【0030】そして、本実施の形態では特に、この後水
平転送レジスタ3のみに、先に埋め込みチャネル26を
形成したときよりも高い加速エネルギー(オーダーは数
百keV又はそれ以上)でn型不純物を追加イオン注入
する工程を設ける。
In this embodiment, in particular, only the horizontal transfer register 3 is thereafter doped with n-type impurities at a higher acceleration energy (on the order of several hundred keV or more) than when the buried channel 26 is first formed. An additional ion implantation step is provided.

【0031】図3Aに本実施の形態における水平転送レ
ジスタ3の不純物濃度分布を示す。また、図3Bに本実
施の形態における水平転送レジスタ3のポテンシャル図
を示す。
FIG. 3A shows an impurity concentration distribution of the horizontal transfer register 3 in the present embodiment. FIG. 3B shows a potential diagram of the horizontal transfer register 3 in the present embodiment.

【0032】図3Aに破線で示すn(HPA)は、上述
の追加される工程のn型不純物の不純物濃度分布の一形
態を示す。加速エネルギーが高いので、このように図中
nで示す元の埋め込みチャネル26の不純物分布より深
い位置に形成される。
In FIG. 3A, n (HPA) indicated by a broken line indicates one form of the impurity concentration distribution of the n-type impurity in the above-mentioned additional step. Since the acceleration energy is high, the buried channel 26 is formed at a position deeper than the impurity distribution of the original buried channel 26 shown in FIG.

【0033】尚、図3Aに示すHPAは、Horizontal r
esister Potential Adjust(水平レジスタポテンシャル
調節)の略である。また、この水平転送レジスタ3につ
いて、図3Bにおける水平転送チャネルの最もポテンシ
ャルの深い所のポテンシャルの値PcをP1 、この場所
の表面からの距離dをd1 とする。
The HPA shown in FIG.
esister Potential Adjust (horizontal register potential adjustment). Further, regarding the horizontal transfer register 3, the potential value Pc at the deepest portion of the horizontal transfer channel in FIG. 3B is P 1 , and the distance d from this surface to the surface is d 1 .

【0034】上述の追加イオン注入により、図3Bに示
すように、dを大きくする即ち水平転送チャネルの位置
を表面から遠くすることができる。また水平転送チャネ
ルのポテンシャルPcも深くすることができる。
With the additional ion implantation described above, d can be increased, that is, the position of the horizontal transfer channel can be made farther from the surface as shown in FIG. 3B. Further, the potential Pc of the horizontal transfer channel can be increased.

【0035】即ち水平転送チャネルの最もポテンシャル
の深い位置の表面からの距離d=d H と垂直転送チャネ
ルの最もポテンシャルの深い位置の表面からの距離d=
Vとを比較すると、図3BよりdH =d1 であり、図
6BよりdV =d2 であり、d1 >d2 であるのでdH
>dV となり、水平転送チャネルは垂直転送チャネルよ
り表面からの距離が大きく、深い位置に形成される。
That is, the most potential of the horizontal transfer channel
D = d from the surface at a deep position HAnd vertical transfer channel
Distance d from the surface at the deepest potential
dVIs compared with FIG. 3B.H= D1And figure
D from 6BV= DTwoAnd d1> DTwoSo dH
> DVAnd the horizontal transfer channel is
The distance from the surface is large and formed at a deep position.

【0036】また、水平転送チャネルの最もポテンシャ
ルの深い位置のポテンシャルの値Pc=PH と垂直転送
チャネルの同様の位置のポテンシャルの値Pc=PV
を比較すると、図3BよりPH =P1 であり、図6Bよ
りPV =P2 であり、P1 >P2 であるのでPH >PV
となり、水平転送チャネルは垂直転送チャネルよりポテ
ンシャルが深くなる。従って、水平レジスタ転送電界E
H を大きくすることも容易になる。
Further, comparing the potential value Pc = P H at the deepest position of the horizontal transfer channel with the potential value Pc = P V at the same position of the vertical transfer channel, it can be seen from FIG. 3B that P H = P H. 1, a P V = P 2 from FIG. 6B, P because it is P 1> P 2 H> P V
Thus, the potential of the horizontal transfer channel becomes deeper than that of the vertical transfer channel. Therefore, the horizontal register transfer electric field E
It is also easy to increase H.

【0037】そして、この追加イオン注入の結果、水平
転送レジスタ3において、上記のp型領域25及びn型
の領域26から、それぞれ図1に示したp型領域25a
とn型の埋め込みチャネル領域26aが形成される。こ
のとき、垂直転送レジスタ2のp型領域25及びn型の
領域26とは、追加イオン注入により例えば領域の深さ
や不純物濃度等が変化したp型領域25aとn型の埋め
込みチャネル領域26aが形成される。
As a result of the additional ion implantation, in the horizontal transfer register 3, the p-type region 25a and the n-type region 26 shown in FIG.
And an n-type buried channel region 26a is formed. At this time, the p-type region 25 and the n-type region 26 of the vertical transfer register 2 form the p-type region 25a and the n-type buried channel region 26a, for example, in which the depth, impurity concentration, and the like are changed by additional ion implantation. Is done.

【0038】また、ここでn型不純物の追加イオン注入
によって水平転送チャネルのポテンシャルPcが深くな
ったことにより、基板20に対するポテンシャルバリア
PBが低くなって、基板20からのノイズ電荷の注入が
問題となるような場合には、第2のp型ウエル領域(2
PW)25の形成の際と同じエネルギーでp型不純物の
追加イオン注入(例えば図3Aにおいて鎖線で示すp
(HPA))を行って水平転送チャネル及びその周辺の
ポテンシャルを調整しても構わない。
In addition, since the potential Pc of the horizontal transfer channel is deepened by the additional ion implantation of the n-type impurity, the potential barrier PB with respect to the substrate 20 is lowered, and the injection of noise charges from the substrate 20 is problematic. In such a case, the second p-type well region (2
PW). Additional ion implantation of a p-type impurity with the same energy as in the formation of the PW) 25 (for example, p
(HPA)) to adjust the potential of the horizontal transfer channel and its surroundings.

【0039】上述の本実施の形態のCCD固体撮像素子
によれば、水平転送レジスタ3の転送チャネルのポテン
シャルPcが深いので、水平レジスタ転送電界EH を大
きくすることができる。また、垂直転送レジスタ2の転
送チャネルの転送電極からの距離dが近いので、転送電
極の電位の変化が転送チャネルにより効果的に及ぶた
め、垂直転送レジスタ2の取り扱い電荷量Qv を大きく
することができる。
According to the CCD solid-state imaging device of the present embodiment described above, since the potential Pc of the transfer channel of the horizontal transfer register 3 is deep, the horizontal register transfer electric field E H can be increased. Further, since the distance d from the transfer electrodes of the transfer channel vertical transfer register 2 are close, the change in the potential of the transfer electrodes extend effectively the transfer channel, increasing the handling charge amount Q v of the vertical transfer register 2 Can be.

【0040】従って、垂直転送レジスタ2の取り扱い信
号量Qv と水平レジスタ転送電界E H を共に従来より大
きくすることが可能となり、これらの要求仕様のレベル
が高いCCD固体撮像素子を容易に実現することができ
る。
Therefore, the handling signal of the vertical transfer register 2
No. QvAnd horizontal register transfer electric field E HBoth larger than before
And the level of these required specifications
High-performance CCD solid-state imaging device can be easily realized.
You.

【0041】また、このとき垂直転送レジスタ2と水平
転送レジスタ3とを完全に作り分けるわけではないの
で、製造工程中に生じる合わせずれに起因するポテンシ
ャルディップの発生等の問題を回避することができる。
At this time, since the vertical transfer register 2 and the horizontal transfer register 3 are not completely formed separately, it is possible to avoid problems such as potential dip caused by misalignment occurring during the manufacturing process. .

【0042】上述の実施の形態ではインターライン転送
方式のCCD固体撮像素子に適用したが、その他の構成
例えばフレームインターライン転送方式のCCD固体撮
像素子等にも本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to an interline transfer type CCD solid-state image pickup device. However, the present invention can be applied to other configurations such as a frame interline transfer type CCD solid state image pickup device.

【0043】本発明のCCD固体撮像素子は、上述の実
施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
The CCD solid-state imaging device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may take various other configurations without departing from the gist of the present invention.

【0044】[0044]

【発明の効果】上述の本発明によるCCD固体撮像素子
によれば、水平レジスタの転送チャネルのポテンシャル
が深いので水平レジスタ転送電界を大きくすることがで
きる。従って、高い転送効率や転送速度を確保すること
ができる。
According to the above-described CCD solid-state imaging device according to the present invention, since the potential of the transfer channel of the horizontal register is deep, the horizontal register transfer electric field can be increased. Therefore, high transfer efficiency and transfer speed can be secured.

【0045】また、垂直レジスタの転送チャネルの最も
ポテンシャルが深い位置は、水平レジスタの転送チャネ
ルの同じく最も深い位置よりも転送電極からの距離が近
く、垂直レジスタの取り扱い電荷量を大きくすることが
できる。
The position where the potential of the transfer channel of the vertical register is deepest is closer to the transfer electrode than the deepest position of the transfer channel of the horizontal register, so that the amount of charge handled by the vertical register can be increased. .

【0046】従って、垂直レジスタの取り扱い信号量と
水平レジスタ転送電界を共に従来より大きくすることが
可能となり、これらの要求仕様のレベルが高いCCD固
体撮像素子を容易に実現することができる。
Accordingly, both the signal amount handled by the vertical register and the transfer electric field of the horizontal register can be made larger than in the past, and a CCD solid-state imaging device having a high level of these required specifications can be easily realized.

【0047】また、製造工程中に生じる合わせずれに起
因するポテンシャルディップの発生等の問題を回避する
ことができる。
Further, it is possible to avoid problems such as generation of potential dips due to misalignment occurring during the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態のCCD固体撮像素子の
水平転送レジスタの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a horizontal transfer register of a CCD solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態のCCD固体撮像素子の受光部及
び垂直転送レジスタの構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light receiving unit and a vertical transfer register of the CCD solid-state imaging device according to the embodiment.

【図3】A 図1のA−A′断面の不純物プロファイル
を示すグラフである。B 図1のA−A′断面のポテン
シャル図である。
FIG. 3 is a graph showing an impurity profile in an AA ′ section of FIG. 1; B It is a potential diagram of an AA 'section of FIG.

【図4】従来のCCD固体撮像素子の受光部及び垂直転
送レジスタの構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light receiving unit and a vertical transfer register of a conventional CCD solid-state imaging device.

【図5】従来のCCD固体撮像素子の水平転送レジスタ
の構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a horizontal transfer register of a conventional CCD solid-state imaging device.

【図6】A 図4のX−X′線上及び図5のY−Y′線
上の不純物プロファイルを示す図である。B 図4のX
−X′線上及び図5のY−Y′線上のポテンシャル図で
ある。
6A is a diagram showing impurity profiles on the line XX ′ in FIG. 4 and on the line YY ′ in FIG. 5; B X in FIG.
FIG. 6 is a potential diagram on a line −X ′ and a line YY ′ in FIG. 5.

【図7】インターライン転送方式のCCD固体撮像素子
の概略構成図(平面図)である。
FIG. 7 is a schematic diagram (plan view) of an interline transfer type CCD solid-state imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受光部(センサ)、2 垂直転送レジスタ、3 水
平転送レジスタ、4 読み出しゲート、5 出力アン
プ、6 出力端子、10 CCD固体撮像素子、20
半導体基板、21 第1のp型のウエル領域、22 n
型領域、23 p+領域、25 p型領域、26 埋め
込みチャネル領域、28 ゲート絶縁膜、29 垂直転
送電極、30 絶縁膜、32 チャネルストップ領域、
34 ストレージ電極、35 トランスファー電極、3
6 水平転送電極
Reference Signs List 1 light receiving unit (sensor), 2 vertical transfer register, 3 horizontal transfer register, 4 read gate, 5 output amplifier, 6 output terminal, 10 CCD solid-state image sensor, 20
Semiconductor substrate, 21 first p-type well region, 22 n
Type region, 23p + region, 25p type region, 26 buried channel region, 28 gate insulating film, 29 vertical transfer electrode, 30 insulating film, 32 channel stop region,
34 storage electrode, 35 transfer electrode, 3
6 Horizontal transfer electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA03 AB01 BA13 BA16 CA04 DA03 DA32 EA15 FA06 FA26 FA35 5C024 AA01 CA16 CA31 FA01 GA11 GA16 GA17 JA21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA03 AB01 BA13 BA16 CA04 DA03 DA32 EA15 FA06 FA26 FA35 5C024 AA01 CA16 CA31 FA01 GA11 GA16 GA17 JA21

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 センサがマトリクス状に2次元配列され
たCCD固体撮像素子であって、 各列のセンサで発生した信号電荷を転送する垂直レジス
タと、 上記垂直レジスタによって転送されてきた上記信号電荷
を1行分ずつ転送するための水平レジスタとを有し、 上記水平レジスタの転送チャネルのポテンシャルが上記
垂直レジスタの転送チャネルの最も深いポテンシャルよ
りも深く形成され、 上記水平レジスタの転送チャネルの最もポテンシャルが
深い位置が上記垂直レジスタの転送チャネルの最もポテ
ンシャルが深い位置と比較して、転送電極からの距離が
遠くなるように形成されていることを特徴とするCCD
固体撮像素子。
1. A CCD solid-state imaging device in which sensors are two-dimensionally arranged in a matrix, wherein: a vertical register for transferring signal charges generated by sensors in each column; and the signal charges transferred by the vertical register. And a horizontal register for transferring the data by one row. The potential of the transfer channel of the horizontal register is formed deeper than the deepest potential of the transfer channel of the vertical register. Wherein the deeper position is formed so that the distance from the transfer electrode is longer than the deepest position of the transfer channel of the vertical register.
Solid-state imaging device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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