JP2000236082A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取り扱い得る電荷量が多く、駆動が容易で、
しかも消費電力が小さい構成を備えた固体撮像素子、及
びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本固体撮像素子では、垂直電荷結合素子
のｎ型ＣＣＤチャネル領域３の電気的に有効な不純物濃
度分布が、一画素を構成する転送電極全てをピンニング
状態になる電位にしたときに、一転送電極１１下のチャ
ネル電位が浅く、残りの転送電極５、１１下のチャネル
電位が深くなるようになっている。ＣＣＤチャネル領域
は、一つの第２層転送電極１１下にのみ形成された障壁
領域９と、他の第２層転送電極１１と第１層転送電極５
の下に形成され、有効な不純物濃度が障壁領域より高い
蓄積領域１０とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可視光領域で使用
される固体撮像素子及びその製造方法に関し、更に詳細
には、取り扱い得る電荷量が多く、駆動が容易で、しか
も消費電力が小さい構成を備えた固体撮像素子及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の固体撮像素子は、フレー
ムトランスファー型固体撮像素子あるいはフルフレーム
型固体撮像素子と称されるものであり、特に本発明が対
象とする構造のものでは、J. T. Bosiers他（アイ・ト
リプル・イー トランザクションズ オン エレクトロ
ン デバイスィーズ、第４２巻、第８号、第１４４９−
１４６０頁、１９９５年、Trans. Electron Devices, v
ol. 42, no. 8, pp. 1449-1460, 1995）の報告がある。

【０００３】J. T. Bosiers他報告の固体撮像素子の縦
断面構造を図２に示す。光電変換を行ない、かつ、発生
した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子を、電荷転送
方向に沿って切ったときのもので、４相駆動の電荷結合
素子になっている〔後述の第１層ポリＳｉ転送電極（ｐ
ｏｌｙ−１）１６と第２層ポリＳｉ転送電極（ｐｏｌｙ
−２）１７の一組が一電極となるように接続して、２相
駆動の電荷結合素子になることも示されているが、本発
明が対象とするものではない〕。

【０００４】ｎ型Ｓｉ基板(Nsub)１３の主面側にｐ型ウ
ェル領域（ＤＰ）１４が形成されており、その中にｎ型
ＣＣＤチャネル領域（ＤＮ）１５が設けられている。ｎ
型ＣＣＤチャネル領域（ＤＮ）１５内にはさらにｎ型追
加注入領域（ＤＮ２）１５ａが形成されている。Ｓｉ酸
化膜１８を挟んで、ｎ型ＣＣＤチャネル領域（ＤＮ）１
５のままの部分に対向して第１層ポリＳｉ転送電極（ｐ
ｏｌｙ−１）１６が設けられており、ｎ型追加注入領域
（ＤＮ２）１５ａに対向して第２層ポリＳｉ転送電極
（ｐｏｌｙ−２）１７が設けられている。

【０００５】ここで、ｎ型ＣＣＤチャネル領域（ＤＮ）
１５のままの部分とｎ型追加注入領域（ＤＮ２）１５ａ
との横方向の接触界面位置は、第１層ポリＳｉ転送電極
（ｐｏｌｙ−１）１６と第２層ポリＳｉ転送電極（ｐｏ
ｌｙ−２）１７との境界位置に精度良く整合しなければ
ならないので、ｎ型追加注入領域（ＤＮ２）１５ａは、
第１層ポリＳｉ転送電極（ｐｏｌｙ−１）１６が形成さ
れた後に、第１層ポリＳｉ転送電極（ｐｏｌｙ−１）１
６をマスクとしたｎ型不純物イオン注入により、自己整
合的に形成される。

【０００６】この固体撮像素子は、フレーム転送型ＣＣ
Ｄ固体撮像素子の大きな問題を解決するための構造を持
っている。その問題とは、ゲート酸化膜とＣＣＤチャネ
ル領域との界面における界面準位を介して発生する暗電
流のムラによる固定パターン雑音が大きいことである。

【０００７】暗電流の発生は垂直ＣＣＤチャネル領域を
ピンニング状態にし、ゲート酸化膜とＣＣＤチャネル領
域との界面にホールが溜まるようにすると、ピンニング
状態ではない場合に暗電流になっていた電子を消滅させ
ることができるので、垂直転送時以外の期間は全ての垂
直ＣＣＤチャネル領域をピンニング状態（オールゲート
ピンニング）にしておけば、暗電流を大幅に低減するこ
とができる。全ての垂直ＣＣＤチャネル領域をピンニン
グ状態（オールゲートピンニング）にするためには、ピ
ンニング状態で電荷蓄積できる電位井戸が形成されるよ
うにしなければならない。

【０００８】J.T. Bosiers他報告の固体撮像素子では、
ｎ型ＣＣＤチャネル領域（ＤＮ）１５内にｎ型追加注入
領域（ＤＮ２）１５ａを形成して不純物濃度差を付け、
ピンニング状態でもチャネル電位に差ができるようにし
ている。垂直転送時以外の期間は全ての垂直ＣＣＤチャ
ネル領域をピンニング状態（オールゲートピンニング）
にして、第１層ポリＳｉ転送電極（ｐｏｌｙ−１）１６
下を障壁領域、第２層ポリＳｉ転送電極（ｐｏｌｙ−
２）１７下を蓄積領域として働かせ、暗電流発生を抑
え、固定パターン雑音低減を実現している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、垂直Ｃ
ＣＤチャネル領域の不純物濃度に差を付けるときには、
不純物濃度の異なる領域の境界がポリシリコン転送電極
間に正確に位置するように、境界を位置決めしなければ
ならない。上述のJ.T. Bosiers他報告の固体撮像素子で
は、そのために、１層目ポリシリコン電極をパターニン
グ後にこれを注入マスクとして、セルフアライン方式で
その間のチャネルの不純物濃度を高めるイオン注入が行
なわれる。すなわち、２層目ポリシリコン電極下が蓄積
領域となる。通常、同一電位井戸において、オールゲー
トピンニング状態で蓄積できる電荷量は、転送中に扱え
る電荷量より少なくなるので、オールゲートピンニング
中に障壁領域になるのは一電極で充分である。

【００１０】しかし、上述のJ.T. Bosiers他報告の固体
撮像素子及びその製造方法では、一画素を構成する電極
数の少なくとも１／２の数の電極下の領域が障壁領域と
なるので、例えば、４相駆動の電荷結合素子を想定した
場合、二電極が障壁領域となってしまい、取り扱い得る
電荷量が少ないという問題があった。また、垂直ＣＣＤ
チャネル領域の障壁領域と蓄積領域との不純物濃度差を
大きくすれば、この取り扱い得る電荷量をある程度増や
すことはできるが、これを行なうと、電荷転送のパルス
電圧振幅を増大させなければ転送不能となるので、駆動
が難しく、消費電力が大きくなるという問題が生じる。

【００１１】J. T. Bosiers他報告の固体撮像素子で
は、一画素の垂直方向の長さが１２．６μｍもあるの
で、第１層ポリシリコン転送電極（ポリシリコン層−
１）１６と第２層ポリシリコン転送電極（ポリシリコン
層−２）１７との長さの割合を不均衡にして蓄積領域を
広くすることができているが、これより小さい画素で
は、それもできなくなるので、前述の問題が顕著にな
る。以上の説明では、フレームトランスファー型固体撮
像素子を例にしているが、フレームトランスファー型固
体撮像素子に限らず、同じ問題が、フルフレーム型固体
撮像素子にもある。

【００１２】そこで、本発明の目的は、取り扱い得る電
荷量が多く、駆動が容易で、しかも消費電力が小さい構
成を備えた固体撮像素子、及びその製造方法を提供する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る固体撮像素子は、少なくとも、光電変
換を行ない、かつ、発生した信号電荷を読み出す垂直電
荷結合素子列からなる撮像領域と、前記垂直電荷結合素
子列の信号電荷を受け取り、次いで転送する水平電荷結
合素子と、前記水平電荷結合素子により転送された信号
電荷を電荷−電圧変換して出力する出力部とを具備する
固体撮像素子において、前記垂直電荷結合素子の一画素
を構成する転送電極全てをピンニング状態になる電位に
したときに、一転送電極下のチャネル領域のチャネル電
位が浅く、残りの転送電極下のＣＣＤチャネル領域のチ
ャネル電位が深くなるように、ＣＣＤチャネル領域が構
成されているを特徴としている。

【００１４】また、前記垂直電荷結合素子の一画素を構
成する転送電極全てをピンニング状態になる電位にした
ときに、チャネル電位が浅くなる一転送電極下の一導電
型ＣＣＤチャネル領域では、電気的に有効な一導電型不
純物濃度が、残りの転送電極下の撮像領域を構成する一
導電型ＣＣＤチャネル領域の一導電型不純物濃度より、
反対導電型不純物によって減少しているようにする。好
適には、転送電極が、ＣＣＤチャネル領域上に第１の絶
縁膜を介して設けられた第１層転送電極と、第２の絶縁
膜を介して第１層転送電極上に設けられた部分と、更に
その部分に連続して第１の絶縁膜を介してＣＣＤチャネ
ル領域上に設けられた部分とからなる第２層転送電極と
を備え、ＣＣＤチャネル領域が、一つの第２層転送電極
下にのみ形成された障壁領域と、他の第２層転送電極と
第１層転送電極の下に形成され、有効な不純物濃度が障
壁領域より高い蓄積領域とから構成されている。

【００１５】本発明の固体撮像素子では、撮像領域を構
成する垂直電荷結合素子列の一画素を構成する電極全て
をピンニング状態になる電位にしたときに、一電極下の
チャネル電位が浅く、残りの電極下のチャネル電位が深
くなっているので、オールゲートピンニング中に、障壁
領域になるのは一転送電極下であり、従来よりも取り扱
い得る電荷量を多くすることができる。垂直ＣＣＤチャ
ネル領域の障壁領域と蓄積領域との不純物濃度差を従来
に比べて大きくする必要がないので、駆動が容易で、消
費電力も小さくすることができる。また、このチャネル
電位が浅くなる一転送電極下の一導電型ＣＣＤチャネル
領域において、電気的に有効な一導電型不純物濃度が、
反対導電型不純物によって残りの転送電極下より減少し
ていても良い。

【００１６】本発明は、フレームトランスファー型固体
撮像素子では撮像部と蓄積部に適用することで、また、
フルフレーム型固体撮像素子では撮像部に適用すること
で、双方とも効果を得ることができる。

【００１７】本発明の固体撮像素子の製造方法は、少な
くとも、光電変換を行ない、かつ、発生した信号電荷を
読み出す垂直電荷結合素子列からなる撮像領域と、前記
垂直電荷結合素子列の信号電荷を受け取り、次いで転送
する水平電荷結合素子と、前記水平電荷結合素子により
転送された信号電荷を電荷−電圧変換して出力する出力
部とを具備する固体撮像素子の製造方法において、一導
電型ＣＣＤチャネル領域の一部であって、各一画素を構
成する転送電極のうちの一転送電極下に相当する領域
に、事前に形成した転送電極を注入マスクの少なくとも
一部として用いて反対導電型イオンを注入する工程を備
え、前記一転送電極下のＣＣＤ領域の電気的に有効な一
導電型不純物濃度を減少させることを特徴としている。

【００１８】好適には、前記反対導電型イオンを注入す
る工程では、第１層転送電極を形成した後、各一画素に
含まれる第１層転送電極の間の開口部のうち１箇所を除
いて残りを塞ぐフォトレジストマスクを形成するステッ
プと、フォトレジストマスクを使って、一導電型ＣＣＤ
チャネル領域内に反対導電型イオンを注入するステップ
とを備え、前記一転送電極下のＣＣＤチャネル領域の電
気的に有効な一導電型不純物濃度を減少させる。

【００１９】さらには、転送電極をポリシリコンで形成
し、ポリシリコン転送電極の酸化後にそれらを少なくと
も注入マスクの一部として用いて反対導電型イオンを注
入することを特徴とする。

【００２０】本発明の固体撮像素子の製造方法では、一
導電型ＣＣＤチャネル領域における、各一画素を構成す
る転送電極のうちの一転送電極下のＣＣＤチャネル領域
に、事前に形成した転送電極を注入マスクの少なくとも
一部として用いて反対導電型イオンを注入し、電気的に
有効な一導電型不純物濃度を減少させる。これにより、
垂直電荷結合素子列の電極全てをピンニング状態になる
電位にしたときに、各一画素を構成する転送電極のうち
の一電極下のチャネル電位が浅く障壁領域として機能す
る構造を、転送電極間の境目と正確に整合を取って形成
することができ、高性能で性能バラツキも最小限にする
ことができる。

【００２１】さらには、転送電極をポリシリコンで形成
し、ポリシリコン転送電極の酸化後にそれらを少なくと
も注入マスクの一部として用いて反対導電型イオンを注
入しても良い。

【００２２】リンや砒素等の不純物を高濃度添加したポ
リシリコンは、通常の不純物濃度のバルクＳｉに比べて
２倍から４倍の速度で酸化が進むため、Ｓｉ基板上の酸
化膜より厚くでき、しかもＳｉが酸化されると元のＳｉ
の厚さの約２．２倍のＳｉ酸化膜になる。よって、固体
撮像素子の感度を高めるためにポリシリコン転送電極を
薄くしても、酸化後にイオン注入を行なうことによっ
て、ポリシリコン転送電極にイオン注入マスクとしての
高い注入阻止耐性を持たせることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。固体撮像素子の実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る固体撮像素子の実施形態
の一例であって、図１は電荷転送方向に沿った断面での
本実施形態例の固体撮像素子の構成を示す縦断面図であ
る。本実施形態例の固体撮像素子１００は、フルフレー
ム型固体撮像素子であって、図１に示すように、光電変
換を行ない、かつ、発生した信号電荷を読み出す、４相
駆動の垂直電荷結合素子を備えた固体撮像素子として構
成されている。固体撮像素子１００は、ｎ型ＣＣＤチャ
ネル領域３上にゲート酸化膜４を介して２個の第１層ポ
リシリコン転送電極５と、ＣＣＤチャネル領域３上にゲ
ート酸化膜４を介して第１層ポリシリコン転送電極５と
交互に設けられた２個の第２層ポリシリコン転送電極１
１を備えている。第１層ポリシリコン転送電極５と第２
層ポリシリコン転送電極１１との間には、シリコン酸化
膜１２が介在している。また、固体撮像素子１００は、
ｎ型Ｓｉ基板１と、ｎ型Ｓｉ基板１の主面側に形成され
たｐ型ウェル領域２と、ｐ型ウェル領域２中に設けら
れ、障壁領域９と蓄積領域１０とからなるｎ型ＣＣＤチ
ャネル領域３とを備えている。

【００２４】ｎ型Ｓｉ基板１は、例えば、１０¹³／cm³
から１０¹⁵／cm³ 程度の程度のリン濃度のものを用い、
ｐ型ウェル領域２は、例えば、深さ１μｍから５μｍ
で１０¹⁵／cm³ から１０¹⁷／cm³ 程度のボロン濃度であ
る。ｎ型ＣＣＤチャネル領域３は、深さ０．１μｍから
２μｍで、例えば蓄積領域１０は、１０¹⁶／cm³ から１
０¹⁷／cm³ 程度のリンあるいは砒素濃度である。障壁領
域９と蓄積領域１０とは、有効なｎ型不純物の濃度が異
なっており、蓄積領域１０の方が障壁領域９より高い濃
度を有し、障壁領域９は、有効な不純物濃度が蓄積領域
１０の１／５から４／５程度である。

【００２５】ｎ型ＣＣＤチャネル領域３の表面側には、
厚さ２０ｎｍから２００ｎｍ程度ゲート酸化膜４が形成
されている。ゲート酸化膜４上には、ｎ型ＣＣＤチャネ
ル領域３と対向して、第１層ポリシリコン転送電極５
と、第２層ポリシリコン転送電極１１とが設けてある。
これらポリシリコン転送電極は、１０¹⁸／cm³ から１０
²¹／cm³ の範囲の高濃度にリンや砒素を添加してあり、
厚さは５０ｎｍから３００ｎｍ程度である。

【００２６】第１層ポリシリコン転送電極５と第２層ポ
リシリコン転送電極１１との間、及びポリシリコン転送
電極上には、Ｓｉ酸化膜１２が形成され、それぞれの間
が絶縁されている。４相駆動方式なので、一繋がりにな
った２個の第１層ポリシリコン転送電極５と２個の第２
層ポリシリコン転送電極１１の計４個の電極で占める領
域が一画素に相当する。この４電極のうち、一つの第２
層ポリシリコン転送電極１１下のみ、ｎ型ＣＣＤチャネ
ル領域３中の障壁領域９が対応しており、もう一つの第
２層ポリシリコン転送電極１１と二つの第１層ポリシリ
コン転送電極５の下には、蓄積領域１０が形成されてい
る。

【００２７】製造方法の実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る固体撮像素子の製造方法
の実施形態の一例であって、図２（ａ）及び（ｂ）は、
本実施形態例の方法に従って固体撮像素子を製造した際
の工程毎の基板断面を示す縦断面図である。本実施形態
例では、まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｓｉ基板
１内にｐ型ウェル領域２及びｎ型ＣＣＤチャネル領域
３、さらにｐ⁺ 型チャネル阻止領域（図示せず）等の固
体撮像素子の構成要素を従来と同様にして形成する。次
いで、ｎ型ＣＣＤチャネル領域３上にゲート酸化膜４を
形成し、ポリシリコン膜を堆積し、パターニングして第
１層ポリシリコン転送電極５を形成する。ゲート酸化膜
４の代わりに、Ｓｉ酸化膜/ Ｓｉ窒化膜/ Ｓｉ酸化膜の
積層構造のいわゆるＯＮＯ型ゲート絶縁膜を用いても良
い。

【００２８】次に、図２（ｂ）に示すように、第１層ポ
リシリコン転送電極５間の開口部を１箇所置きにフォト
レジスト膜のマスク６によって塞ぎ、Ｂイオン７を例え
ば１５ｋｅＶから１５０ｋｅＶの注入エネルギーで、ｎ
型ＣＣＤチャネル領域３内部に注入する。

【００２９】このとき、Ｂイオン７のイオン注入として
斜め注入も併用し、第１層ポリシリコン転送電極５を酸
化して形成される第１層ポリシリコン転送電極５側壁の
Ｓｉ酸化膜１２と、ゲート酸化膜４を介して対向する部
分のｎ型ＣＣＤチャネル領域３にも、Ｂイオン７が注入
されるようにしても良い。また、このイオン注入は第１
層ポリシリコン転送電極５の酸化後に行なっても良い。

【００３０】熱処理によってＢ注入領域８を活性化させ
ると、電気的に有効なｎ型不純物濃度が減少するので、
図１に示すように、１つの第２層ポリシリコン転送電極
１１下を障壁領域９にし、２個の第１層ポリシリコン転
送電極５下と、一つの第２層ポリシリコン転送電極１１
下の計３個の電極下を蓄積領域１０とすることができ
る。

【００３１】なお、本実施形態例では、４相駆動方式の
垂直電荷結合素子を備えた固体撮像素子について述べた
が、より多相駆動のものにも本発明を適用することがで
き、その場合の方が本発明の効果は大きくなる。また、
上述の実施形態例で、ｐ型とｎ型とを全て入れ換えるこ
とにより、正孔を信号電荷とする固体撮像素子の形態と
なる。本実施形態例では、転送電極は、二層のポリシリ
コンで形成しているが、もっと多層のポリシリコンを用
いて形成しても良い。さらに、転送電極がポリシリコン
から形成されているが、他の材料、例えばゲルマニウム
等の半導体とか、酸化錫やＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ
₂ ）といった透明導電材料で形成することもできる。

【００３２】実施例 以下に、実施例を挙げ、本発明の実施の形態を具体的か
つ詳細に説明する。本実施形態例の方法に従って、４相
駆動垂直ＣＣＤ方式の有効６４０（Ｈ）×４８０（Ｖ）
画素で、画素寸法が６μｍ □のフルフレーム型固体撮
像素子を製作した。リン濃度２×１０¹⁴／cm³ 程度のｎ
型（１００）Ｓｉ基板上に同じリン濃度で厚さ２０μｍ
程度のエピタキシャルＳｉ層を形成したエピタキシャ
ルＳｉ基板を使用した。Ｓｉ基板上に深さ３μｍ 程度
でボロン濃度５×１０¹⁵／cm³ 程度のｐ型ウェルを設け
た。そこへ深さ１μｍ 程度でリン濃度５×１０¹⁶／cm
³ 程度のｎ型ＣＣＤチャネルを形成した。

【００３３】ｎ型ＣＣＤチャネルは６μｍ ピッチで設
けたｐ⁺ 型チャネル阻止領域で垂直方向に分割してい
る。ｐ⁺ 型チャネル阻止領域は、幅１μｍ 、深さ２μ
ｍ 程度で８×１０¹⁷／cm³ 程度のボロン濃度である。
ｎ型ＣＣＤチャネル領域表面には１００ｎｍ厚Ｓｉ酸化
膜と電気的に等価のＯＮＯ型ゲート膜が設けてあり、そ
の上に約１００ｎｍ厚のポリシリコンで第１層及び第２
層ポリシリコン転送電極が、約２００ｎｍ厚Ｓｉ酸化膜
を層間に置いて形成してある。ポリシリコンには５×１
０¹⁹／cm³ 程度リンを添加している。

【００３４】第１層及び第２層ポリシリコン転送電極の
電極長は共に１．３μｍ である。ｎ型ＣＣＤチャネル
中の障壁領域は、第１層ポリシリコン転送電極のパター
ニング及び酸化後に、Ｂイオンを８０ｋｅＶ程度のエネ
ルギーで３×１０¹²／cm² 程度注入し、その後の熱処理
等の後、電気的に有効なリン濃度が２×１０¹⁶／cm³度
になるように形成した。絶縁膜を形成した後、金属内部
配線や撮像部を限定する金属光シールドを形成し、デバ
イス最外部を保護膜でカバーしている。当然のことなが
ら、二つのポリシリコン転送電極下で光検出できる最大
電荷量の約１．５倍の電荷量を扱えることが、確認でき
た。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子によれば、垂直電荷結合素子の一画素を構成する転
送電極全てをピンニング状態になる電位にしたときに、
一電極下のチャネル電位が浅く、残りの電極下のチャネ
ル電位が深いので、取り扱い得る電荷量を多くできる効
果がある。また、本発明の固体撮像素子の製造方法で
は、一電極下のチャネル電位が浅くなる構造を、転送電
極間の境目と正確に整合を取って形成することができる
ので、高性能で性能バラツキも最小限の固体撮像素子を
実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例の固体撮像素子の構造を示す断面図
である。

【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態例の固体
撮像素子の製造方法の主要工程を示す縦断面図である。

【図３】従来(J. T. Bosiers他の報告) の固体撮像素子
の縦断面構造図である。

【符号の説明】

１ ｎ型Ｓｉ基板 ２ ｐ型ウェル領域 ３ ｎ型ＣＣＤチャネル領域 ４ ゲート酸化膜 ５ 第１層ポリシリコン転送電極 ６ ＰＲマスク ７ Ｂイオン ８ Ｂ注入領域 ９ 障壁領域 １０ 蓄積領域 １１ 第２層ポリシリコン転送電極 １２ Ｓｉ酸化膜 １３ ｎ型Ｓｉ基板（Ｎｓｕｂ） １４ ｐ型ウェル領域（ＤＰ） １５ ｎ型ＣＣＤチャネル領域（ＤＮ） １５ａ ｎ型追加注入領域（ＤＮ２） １６ 第１層ポリシリコン転送電極（ｐｏｌｙ−１） １７ 第２層ポリシリコン転送電極（ｐｏｌｙ−２） １８ Ｓｉ酸化膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA12 DA03 DA18 DA20 DA23 DB08 EA08 FA26 5C024 AA01 BA01 CA12 CA31 DA01 FA01 GA17 GA45 JA21 5F049 MB03 MB12 NA01 NA17 NB05 PA10 PA15 QA15 RA08 SE01 WA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、光電変換を行ない、かつ、
   発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列からな
   る撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列の信号電荷を受
   け取り、次いで転送する水平電荷結合素子と、前記水平
   電荷結合素子により転送された信号電荷を電荷−電圧変
   換して出力する出力部とを具備する固体撮像素子におい
   て、 前記垂直電荷結合素子の一画素を構成する転送電極全て
   をピンニング状態になる電位にしたときに、一転送電極
   下のチャネル領域のチャネル電位が浅く、残りの転送電
   極下のＣＣＤチャネル領域のチャネル電位が深くなるよ
   うに、ＣＣＤチャネル領域が構成されているを特徴とす
   る固体撮像素子。
2. 【請求項２】 前記垂直電荷結合素子の一画素を構成す
   る転送電極全てをピンニング状態になる電位にしたとき
   に、チャネル電位が浅くなる一転送電極下の一導電型Ｃ
   ＣＤチャネル領域では、電気的に有効な一導電型不純物
   濃度が、残りの転送電極下の一導電型ＣＣＤチャネル領
   域の一導電型不純物濃度より、反対導電型不純物によっ
   て減少していることを特徴とする請求項１に記載の固体
   撮像素子。
3. 【請求項３】 転送電極が、 ＣＣＤチャネル領域上に第１の絶縁膜を介して設けられ
   た第１層転送電極と、 第２の絶縁膜を介して第１層転送電極上に設けられた部
   分と、更にその部分に連続して第１の絶縁膜を介してＣ
   ＣＤチャネル領域上に設けられた部分とからなる第２層
   転送電極とを備え、 ＣＣＤチャネル領域が、一つの第２層転送電極下にのみ
   形成された障壁領域と、他の第２層転送電極と第１層転
   送電極の下に形成され、有効な不純物濃度が障壁領域よ
   り高い蓄積領域とから構成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の固体撮像素子。
4. 【請求項４】 第１層転送電極及び第２層転送電極が、
   ポリシリコンで形成されていることを特徴とする請求項
   ３に記載の固体撮像素子。
5. 【請求項５】 少なくとも、光電変換を行ない、かつ、
   発生した信号電荷を読み出す垂直電荷結合素子列からな
   る撮像領域と、前記垂直電荷結合素子列の信号電荷を受
   け取り、次いで転送する水平電荷結合素子と、前記水平
   電荷結合素子により転送された信号電荷を電荷−電圧変
   換して出力する出力部とを具備する固体撮像素子の製造
   方法において、 一導電型ＣＣＤチャネル領域の一部であって、各一画素
   を構成する転送電極のうちの一転送電極下に相当する領
   域に、事前に形成した転送電極を注入マスクの少なくと
   も一部として用いて反対導電型イオンを注入する工程を
   備え、 前記一転送電極下のＣＣＤ領域の電気的に有効な一導電
   型不純物濃度を減少させることを特徴とする固体撮像素
   子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記反対導電型イオンを注入する工程で
   は、第１層転送電極を形成した後、各一画素に含まれる
   第１層転送電極の間の開口部のうち１箇所を除いて残り
   を塞ぐフォトレジストマスクを形成するステップと、 フォトレジストマスクを使って、一導電型ＣＣＤチャネ
   ル領域内に反対導電型イオンを注入するステップとを備
   え、前記一転送電極下のＣＣＤチャネル領域の電気的に
   有効な一導電型不純物濃度を減少させることを特徴とす
   る請求項５に記載の固体撮像素子の製造方法。
7. 【請求項７】 転送電極をポリシリコンで形成し、ポリ
   シリコン転送電極の酸化した後、前記反対導電型イオン
   を注入する工程では、 ポリシリコン転送電極を注入マスクの少なくとも一部と
   して用いて、反対導電型イオンを注入することを特徴と
   する請求項５又は請求項６に記載の固体撮像素子の製造
   方法。