JP2000286407A - Solid-state image pickup device and manufacture thereof - Google Patents

Solid-state image pickup device and manufacture thereof

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JP2000286407A
JP2000286407A JP11092257A JP9225799A JP2000286407A JP 2000286407 A JP2000286407 A JP 2000286407A JP 11092257 A JP11092257 A JP 11092257A JP 9225799 A JP9225799 A JP 9225799A JP 2000286407 A JP2000286407 A JP 2000286407A
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electrode
readout
charge
vertical
solid
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JP11092257A
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Takumi Yamaguchi
▲琢▼己 山口
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize reduction in the resistance of readout electrodes for coping with reduction in the region of an image associated with a miniaturization of a solid-state image pickup device in the device of a structure, wherein the device is provided with the readout electrodes separately from vertical transfer electrodes. SOLUTION: Readout electrodes 1, which are hitherto formed only under the lower parts of vertical transfer electrodes and are limited their electrode width, are formed extendedly up to the upper parts of the vertical transfer electrodes 2 and 3, whereby the resistance of the electrodes 1 is reduced. Since these electrodes 1 contain polycrystalline silicon as the main component, new problems do not occur, such as reduction in the image quality of an image and the like, which is generated when the reduction in the resistance of the electrodes 1 is realized, when light-shielding films is used, for example, as the readout electrodes.

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、固体撮像装置とそ
の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、電荷
転送デバイス(CCD)を用いた固体撮像装置とその製
造方法に関するものである。
The present invention relates to a solid-state imaging device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a solid-state imaging device using a charge transfer device (CCD) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の固体撮像装置におけるCCDを利
用した電荷転送の例を、図13〜図15を用いて以下に
説明する。この固体撮像装置には、図13に示すよう
に、フォトダイオード104が縦横に規則的に配列され
ている。また、図14および図15に示すように、半導
体基板内(図示した例ではn型シリコン基板113に設
けられたp型ウェル層111内)には、フォトダイオー
ド104とともに、垂直電荷転送部(垂直電荷転送チャ
ネル)105、電荷読み出し制御部106および分離部
107が形成されている。
2. Description of the Related Art An example of charge transfer using a CCD in a conventional solid-state imaging device will be described below with reference to FIGS. In this solid-state imaging device, as shown in FIG. 13, photodiodes 104 are regularly arranged vertically and horizontally. As shown in FIGS. 14 and 15, in the semiconductor substrate (in the illustrated example, in the p-type well layer 111 provided on the n-type silicon substrate 113), together with the photodiode 104, a vertical charge transfer section (vertical charge transfer section) (A charge transfer channel) 105, a charge read control unit 106, and a separation unit 107.

【0003】また、この固体撮像装置には、フォトダイ
オード104の光電変換機能により生じた信号電荷を、
読み出し制御部106を介して垂直電荷転送部105へ
と読み出す電圧を印加するために、電荷読み出し制御部
106上に読み出し電極101が形成されている。この
読み出し電極101への所定の電圧パルスの印加によ
り、信号電荷は電荷転送部105へと読み出され、さら
に垂直転送電極102、103への所定パターンの電圧
パルスの印加により、垂直電荷転送部105内を垂直転
送電極に沿って転送(垂直転送;図示した例では図13
における縦方向への転送)されていく。
In addition, in this solid-state imaging device, signal charges generated by the photoelectric conversion function of the photodiode 104 are
A read electrode 101 is formed on the charge read control unit 106 in order to apply a read voltage to the vertical charge transfer unit 105 via the read control unit 106. By applying a predetermined voltage pulse to the readout electrode 101, the signal charges are read out to the charge transfer unit 105. Further, by applying a voltage pulse of a predetermined pattern to the vertical transfer electrodes 102 and 103, the vertical charge transfer unit 105 is applied. Along the vertical transfer electrode (vertical transfer; in the example shown in FIG.
In the vertical direction).

【0004】図示した固体撮像装置では、信号電荷の不
要な漏洩を防止するために分離部107が設けられてい
る。また、同じく電荷漏洩防止のために、読み出し電極
101を利用することもできる。すなわち、読み出し電
極101に所定電圧を印加して、電荷読み出し制御部1
06および分離部107のポテンシャルを安定化させる
と、垂直転送の際の信号電荷の漏れ出し(ブルーミング
現象)を効果的に抑制できる。このように、垂直転送電
極102,103とは別に読み出し電極101を設けた
固体撮像装置は、電荷の安定した転送に適している。特
に、消費電力の抑制に有利なように低電圧で信号電荷を
読み出そうとすると、電荷読み出し制御部106のポテ
ンシャル障壁を低くせざるを得ず、ブルーミング現象が
問題となりやすい。したがって、独立に読み出し電極を
設ける構造は特に有利となる。
In the illustrated solid-state imaging device, a separating unit 107 is provided to prevent unnecessary leakage of signal charges. Similarly, the readout electrode 101 can be used to prevent charge leakage. That is, a predetermined voltage is applied to the readout electrode 101 and the charge readout control unit 1
06 and the separation unit 107, the leakage of signal charges (blooming phenomenon) during vertical transfer can be effectively suppressed. As described above, the solid-state imaging device provided with the readout electrodes 101 separately from the vertical transfer electrodes 102 and 103 is suitable for stable transfer of charges. In particular, if signal charges are read at a low voltage so as to be advantageous in suppressing power consumption, the potential barrier of the charge read control unit 106 must be reduced, and the blooming phenomenon tends to be a problem. Therefore, a structure in which the readout electrodes are independently provided is particularly advantageous.

【0005】ところで、固体撮像装置の高画素化および
小型化に伴って一画素当たりの面積は縮小する一方とな
っている。このため、読み出し制御部106の幅も制限
せざるを得ず、その上に形成される読み出し電極101
の幅も狭くならざるを得ない。このような事情から、読
み出し電極101の抵抗が高くなり、外部から印加する
電荷読み出しのための電圧パルスの波形を保持すること
が困難になってきている。このようなパルスの「なま
り」を補うために電圧を高くしたのでは、消費電力が増
大する。
[0005] By the way, as the number of pixels and the size of the solid-state imaging device are increased, the area per pixel is decreasing. For this reason, the width of the read control unit 106 must be limited, and the read electrode 101 formed thereon is limited.
Has to be narrow. Under such circumstances, the resistance of the readout electrode 101 has increased, and it has become difficult to maintain the waveform of a voltage pulse for reading out charges externally applied. If the voltage is increased to compensate for such "rounding" of the pulse, power consumption increases.

【0006】これに対し、特開平10−189936号
公報には、遮光膜を読み出し電極として用いる方法が提
案されている。遮光膜は、本来、不要な外部光を遮蔽す
るために、受光部以外の領域を覆うように上記各電極上
に形成される金属膜である。この膜を読み出し電極とし
て用いれば、読み出し電極の抵抗値を低下させることは
可能となる。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-189936 proposes a method in which a light-shielding film is used as a reading electrode. The light-shielding film is a metal film formed on each of the electrodes so as to cover a region other than the light-receiving portion in order to shield unnecessary external light. If this film is used as a readout electrode, the resistance of the readout electrode can be reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−189936号公報に開示されているように、金
属からなる遮光膜を読み出し電極として利用すると、以
下の問題が生じる。第1に、シリコン基板に近接して金
属膜を形成すると、この膜がシリコン基板に対する汚染
源となってシリコンの格子欠陥を誘発し、いわゆる暗電
流を引き起こし易くなる。第2に、金属膜の膜応力に起
因して受光部内に生じる欠陥が白傷と呼ばれる画像不良
を生じさせる。このような画像上の不良に加え、さらに
第3として、基本的に受光部以外の全領域を覆う必要が
ある遮光膜では、読み出し電極のパターニングが困難で
あり、固体撮像装置の動作にも制限が加わる。
However, when a light-shielding film made of metal is used as a read electrode as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-189936, the following problems occur. First, when a metal film is formed close to a silicon substrate, this film becomes a source of contamination to the silicon substrate and induces lattice defects in silicon, which tends to cause a so-called dark current. Second, a defect generated in the light receiving portion due to the film stress of the metal film causes an image defect called a white flaw. Third, in addition to such image defects, it is difficult to pattern the readout electrode with a light-shielding film that basically needs to cover the entire area other than the light receiving section, and the operation of the solid-state imaging device is also limited. Is added.

【0008】そこで、本発明は、上記問題を解決して、
固体撮像装置の小型化や高画素化が行われても、画像上
の欠陥や動作上の制限を生じさせることなく、従来程度
の電圧により受光部からの信号電荷の読み出しが可能で
ある電荷読み出し構造を備えた固体撮像装置およびその
製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above problems,
Even if the solid-state imaging device is miniaturized and the number of pixels is increased, it is possible to read out signal charges from the light receiving portion with a voltage of the related art without causing defects on an image or restrictions on operation. It is an object to provide a solid-state imaging device having a structure and a method for manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体撮像装置では、多結晶シリコン(以
下、「ポリシリコン」という)を主体とする読み出し電
極を、垂直転送電極上にまで広げて形成することによ
り、読み出し電極の低抵抗化を実現することとした。
In order to achieve the above object, in a solid-state imaging device according to the present invention, a readout electrode mainly composed of polycrystalline silicon (hereinafter referred to as "polysilicon") is provided on a vertical transfer electrode. By forming such a structure, the resistance of the readout electrode can be reduced.

【0010】すなわち、本発明の固体撮像装置は、行列
状に配列するように半導体基板内に形成された受光部
と、前記受光部の間を前記受光部の列に沿って伸長する
ように前記半導体基板内に形成された垂直電荷転送部
(垂直電荷転送チャネル)と、前記垂直電荷転送部内を
垂直方向へと信号電荷を転送するための電圧を印加でき
るように前記半導体基板上に配置された垂直転送電極
と、前記受光部と前記垂直電荷転送部との間の前記半導
体基板内に形成された電荷読み出し制御部と、前記電荷
読み出し制御部を介して前記受光部に蓄積された信号電
荷を前記受光部から前記垂直電荷転送部へと読み出すた
めの電圧を前記電荷読み出し制御部に印加できるように
前記半導体基板上に配置された、ポリシリコンを主体と
する読み出し電極と、を備えた固体撮像装置であって、
前記読み出し電極が、前記電荷読み出し制御部上から前
記垂直転送電極上にまで広がるように配置されているこ
とを特徴とする。
That is, in the solid-state imaging device according to the present invention, the light receiving sections formed in the semiconductor substrate so as to be arranged in a matrix and the light receiving sections extend between the light receiving sections along the rows of the light receiving sections. A vertical charge transfer section (vertical charge transfer channel) formed in the semiconductor substrate, and disposed on the semiconductor substrate so that a voltage for transferring signal charges in the vertical charge transfer section in a vertical direction can be applied. A vertical transfer electrode, a charge readout control unit formed in the semiconductor substrate between the light receiving unit and the vertical charge transfer unit, and a signal charge stored in the light receiving unit via the charge readout control unit. A read electrode mainly composed of polysilicon, which is disposed on the semiconductor substrate so that a voltage for reading from the light receiving unit to the vertical charge transfer unit can be applied to the charge read control unit. The solid-state imaging device was e,
The read electrode is disposed so as to extend from above the charge read control unit to above the vertical transfer electrode.

【0011】この固体撮像装置によれば、従来よりも読
み出し電極の面積を拡張し、この電極を低抵抗化するこ
とができる。また、遮光のための金属膜を読み出し電極
としていないから、画像上の欠陥や動作上の制限を伴う
こともない。
According to this solid-state imaging device, the area of the readout electrode can be expanded more than before and the resistance of this electrode can be reduced. Further, since a metal film for light shielding is not used as a readout electrode, there is no accompanying defect on an image or restriction on operation.

【0012】本発明の固体撮像装置の一形態では、前記
読み出し電極が、前記受光部における前記信号電荷が読
み出される側の端部すべてに隣接して配置される。この
ように配置された読み出し電極を利用すれば、読み出し
電極を低抵抗化しながらも、上述のように、受光部と電
荷転送部との間の領域の電位を安定化させて受光部から
の不要な電荷の漏れ出しを抑制できる。
In one embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention, the readout electrode is arranged adjacent to all the ends of the light receiving section on the side from which the signal charges are read out. By using the read electrodes arranged in this manner, the potential of the region between the light receiving section and the charge transfer section is stabilized as described above, while reducing the resistance of the read electrodes, thereby eliminating unnecessary light from the light receiving section. It is possible to suppress the leakage of a large charge.

【0013】本発明の固体撮像装置の別の一形態では、
前記読み出し電極が、前記受光部における前記信号電荷
が読み出される側の端部の一部のみに隣接して配置され
る。このように読み出し電極を配置することにより、受
光部の集光範囲を確保しやすくなる。
In another embodiment of the solid-state imaging device of the present invention,
The readout electrode is disposed adjacent to only a part of an end of the light receiving unit on a side from which the signal charge is read out. By arranging the readout electrodes in this manner, it becomes easy to secure a light-collecting range of the light receiving unit.

【0014】読み出し電極の低抵抗化を図りながら受光
部の集光範囲を確保するためには、具体的には、前記読
み出し電極が隣接している前記受光部における前記端部
の一部から垂直方向と直交する水平方向に沿って前記垂
直転送電極上にまで広がる第1の領域と、この領域同士
を互いに結合する前記垂直転送電極上の第2の領域と
に、前記読み出し電極が配置されていることが好まし
い。このように、読み出し電極は、電荷読み出しに必要
な範囲でのみ受光部に近接するように形成され、その他
の範囲では受光部の集光範囲を制限しない程度に後退さ
せて配置することが好ましい。
In order to secure the focusing range of the light receiving section while reducing the resistance of the readout electrode, specifically, the readout electrode extends vertically from a part of the end of the light receiving section adjacent thereto. The readout electrode is arranged in a first region extending on the vertical transfer electrode along a horizontal direction perpendicular to the direction, and a second region on the vertical transfer electrode connecting the regions to each other. Is preferred. As described above, it is preferable that the readout electrode be formed so as to be close to the light receiving portion only in a range necessary for charge reading, and to be retreated so as not to limit the light collecting range of the light receiving portion in other ranges.

【0015】本発明の固体撮像装置の一形態では、前記
垂直転送電極が、前記電荷読み出し制御部上には広がら
ないように配置される。また、本発明の別の一形態で
は、前記垂直転送電極が、前記垂直電荷転送部上から前
記電荷読み出し制御部上の一部にまで広がるように配置
される。後者の形態では、垂直転送電極と読み出し電極
とを用いて、電荷読み出し制御部に段階的な電位を容易
に付与できる。段階的な電位の付与は、信号電荷の効率
的な読み出しを可能とする。一方、このような電位の付
与を必要としないように設計する場合には、前者の形態
が好適である。
In one embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention, the vertical transfer electrodes are arranged so as not to spread on the charge readout control unit. In another aspect of the present invention, the vertical transfer electrodes are arranged so as to extend from above the vertical charge transfer section to a part of the charge readout control section. In the latter mode, a stepwise potential can be easily applied to the charge readout control unit by using the vertical transfer electrode and the readout electrode. The stepwise application of the potential enables efficient reading of the signal charges. On the other hand, when designing so that the application of the potential is not necessary, the former mode is preferable.

【0016】さらに後者の形態の場合は、前記垂直転送
電極と前記電荷読み出し制御部とが重なり合う領域の前
記水平方向における幅L1が、前記水平方向における前
記電荷読み出し制御部の幅の半分以下であることが好ま
しい。この好ましい例によれば、ブルーミング現象を効
果的に抑制することが容易となる。
In the latter case, the width L 1 in the horizontal direction of the region where the vertical transfer electrode and the charge read control unit overlap each other is less than half the width of the charge read control unit in the horizontal direction. Preferably, there is. According to this preferred example, it becomes easy to effectively suppress the blooming phenomenon.

【0017】また、本発明の固体撮像装置では、前記垂
直転送電極と前記半導体基板との間の断面方向の距離H
1が、前記読み出し電極と前記半導体基板との間の断面
方向の距離H2との距離よりも小さいことが好ましい。
電荷読み出し制御部への段階的な電位の付与が容易とな
るからである。
Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, a distance H in a sectional direction between the vertical transfer electrode and the semiconductor substrate is provided.
1 is preferably smaller than the distance between the cross-sectional direction of the distance of H 2 between the semiconductor substrate and the readout electrode.
This is because it is easy to gradually apply the potential to the charge readout control unit.

【0018】本発明の固体撮像装置では、前記読み出し
電極が、前記垂直方向に沿って配列されていてもよく、
前記水平方向に沿って配列されていてもよい。いずれに
しても、読み出し電極が、各受光部の間を所定方向に沿
って配列するようにパターニングされていると、固体撮
像装置の動作の自由度が確保しやすい。
In the solid-state imaging device according to the present invention, the readout electrodes may be arranged along the vertical direction.
They may be arranged along the horizontal direction. In any case, if the readout electrodes are patterned so as to be arranged between the respective light receiving sections along a predetermined direction, the degree of freedom of the operation of the solid-state imaging device can be easily secured.

【0019】また、上記目的を達成するために、本発明
の固体撮像装置の製造方法は、イオン注入法により、半
導体基板内に、行列状に配列された受光部、前記受光部
の間を前記受光部の列に沿って伸長する垂直電荷転送
部、および前記受光部と前記垂直電荷転送部との間の電
荷読み出し制御部を形成する工程と、前記半導体基板上
に、第1の多結晶シリコン膜を形成してパターンエッチ
ングすることにより、前記垂直電荷転送部内を垂直方向
へと電荷を転送するための電圧を印加するための垂直転
送電極を形成する工程と、前記半導体基板上に、第2の
多結晶シリコン膜を形成して前記電荷読み出し制御部上
から前記垂直転送電極上にまで広がるパターンにエッチ
ングすることにより、前記電荷読み出し制御部を介して
前記受光部から前記電荷転送部へと信号電荷を読み出す
電圧を前記電荷読み出し制御部に印加するための読み出
し電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising the steps of: Forming a vertical charge transfer section extending along a column of light receiving sections, and a charge readout control section between the light receiving section and the vertical charge transfer section; and forming a first polycrystalline silicon on the semiconductor substrate. Forming a film and pattern etching to form a vertical transfer electrode for applying a voltage for transferring charges in the vertical charge transfer portion in the vertical direction; and forming a second transfer electrode on the semiconductor substrate. By forming a polycrystalline silicon film and etching it into a pattern extending from above the charge readout control unit to above the vertical transfer electrode, from the light receiving unit through the charge readout control unit, Characterized in that it comprises a step of forming a readout electrode for applying a voltage for reading out the signal charge to the charge transferring portion to the charge readout control unit.

【0020】この方法により、画像上の欠陥や動作上の
制限を伴うことなく、従来よりも読み出し電極の形成面
積を拡張し、この電極を低抵抗化した固体撮像装置を製
造することができる。
According to this method, it is possible to manufacture a solid-state image pickup device in which the formation area of the readout electrode is expanded and the resistance of this electrode is reduced, without causing defects on the image and restrictions on operation.

【0021】本発明の固体撮像装置の製造方法では、前
記垂直転送電極を形成した後であって前記読み出し電極
を形成する前に、少なくとも前記電荷読みだし制御部上
に絶縁膜を形成することにより、前記読み出し電極を形
成したときに前記垂直転送電極と前記半導体基板との間
の断面方向の距離H1が、前記読み出し電極と前記半導
体基板との間の断面方向の距離H2との距離よりも小さ
くなるように前記半導体基板と前記両電極との距離を調
整する工程をさらに含むことが好ましい。電荷読み出し
制御部への段階的な電位の付与が容易な固体撮像装置を
作製できるからである。
In the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, an insulating film is formed on at least the charge readout control unit after forming the vertical transfer electrodes and before forming the readout electrodes. , the cross-sectional direction distance H 1 between the semiconductor substrate and the vertical transfer electrode at the time of forming the readout electrode, than the distance between the cross-sectional direction of the distance of H 2 between the read electrode and the semiconductor substrate It is preferable that the method further includes a step of adjusting a distance between the semiconductor substrate and the two electrodes so as to reduce the distance. This is because it is possible to manufacture a solid-state imaging device in which it is easy to gradually apply a potential to the charge readout control unit.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好ましい形態を説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】(第1の実施形態)図1〜図3に示したよ
うに、本実施形態の固体撮像装置には、光電変換機能を
備えたフォトダイオード4が縦横に規則的に(換言すれ
ば行列状に)配列するように、半導体基板内に形成され
ている。また、図1では図示を省略するが、図2および
図3に示すように、半導体基板内には、フォトダイオー
ド4とともに、各フォトダイオード4間を垂直方向(図
1の縦方向)に沿って伸長する垂直電荷転送部(垂直電
荷転送チャネル)5が形成されている。また、垂直電荷
転送部5とフォトダイオード4との間の半導体基板内に
は、電荷読み出し制御部6および分離部7が形成されて
いる。
(First Embodiment) As shown in FIGS. 1 to 3, a solid-state imaging device according to the present embodiment includes a photodiode 4 having a photoelectric conversion function regularly and vertically (in other words, in a horizontal direction). They are formed in a semiconductor substrate so as to be arranged in a matrix. Although not shown in FIG. 1, as shown in FIGS. 2 and 3, as shown in FIGS. 2 and 3, in the semiconductor substrate, along with the photodiodes 4, the space between the photodiodes 4 extends in the vertical direction (the vertical direction in FIG. An extending vertical charge transfer section (vertical charge transfer channel) 5 is formed. In the semiconductor substrate between the vertical charge transfer unit 5 and the photodiode 4, a charge readout control unit 6 and a separation unit 7 are formed.

【0024】なお、この形態では、フォトダイオード
4、垂直電荷転送部5、電荷読み出し制御部6および分
離部7がn型シリコン基板13に設けられたp型ウェル
層11内に設けられている。この場合、フォトダイオー
ド4および垂直電荷転送部5はn型拡散領域、電荷読み
出し制御部6および分離部7はp型拡散領域(p型ウェ
ル層をp-領域として、電荷読み出し制御部がp領域、
分離部がp+領域)となるように形成される。
In this embodiment, the photodiode 4, the vertical charge transfer section 5, the charge read control section 6, and the separation section 7 are provided in the p-type well layer 11 provided on the n-type silicon substrate 13. In this case, the photodiode 4 and the vertical charge transfer unit 5 are n-type diffusion regions, and the charge readout control unit 6 and the separation unit 7 are p-type diffusion regions (the p-type well layer is a p region, and the charge readout control unit is ,
The isolation portion is formed to be a p + region.

【0025】垂直電荷転送部5上には、垂直電荷転送部
に沿って電荷を垂直転送するために、第1の垂直転送電
極2および第2の垂直転送電極3が配置されている。こ
の形態では、2層の垂直転送電極が用いられているが、
3層以上の電極を用いてもよい。
On the vertical charge transfer section 5, a first vertical transfer electrode 2 and a second vertical transfer electrode 3 are arranged to transfer charges vertically along the vertical charge transfer section. In this embodiment, two layers of vertical transfer electrodes are used.
Three or more layers of electrodes may be used.

【0026】電荷読み出し制御部6上には、読み出し電
極1が配置されている。この読み出し電極1からの電圧
の印加により、電荷読み出し制御部6のポテンシャルが
制御されてフォトダイオード4から電荷転送部5へと電
荷が読み出される。
The readout electrode 1 is disposed on the charge readout control unit 6. By applying the voltage from the readout electrode 1, the potential of the charge readout control unit 6 is controlled, and charges are read from the photodiode 4 to the charge transfer unit 5.

【0027】読み出し電極1、第1の垂直転送電極2お
よび第2の垂直転送電極3はともにポリシリコンからな
るが、適宜微量成分を添加しても構わない。これらの電
極は、互いに重なり合う部分では、基板側から、第1の
垂直転送電極2、第2の垂直転送電極3および読み出し
電極1の順に積層されている。このように、読み出し電
極1は、垂直転送電極を形成した後に、少なくとも一部
において垂直転送電極と重なり合うように形成すること
が好ましい。
The read electrode 1, the first vertical transfer electrode 2 and the second vertical transfer electrode 3 are all made of polysilicon, but a trace component may be added as appropriate. In these overlapping portions, the first vertical transfer electrode 2, the second vertical transfer electrode 3, and the readout electrode 1 are stacked in this order from the substrate side. As described above, it is preferable that the readout electrode 1 be formed so as to at least partially overlap the vertical transfer electrode after forming the vertical transfer electrode.

【0028】この固体撮像装置では、読み出し電極1
が、垂直転送電極2、3の一部を覆うように形成されて
いる。このように電荷読み出し制御部6の幅を超える領
域にまで形成されているために、読み出し電極1は従来
よりも低抵抗化されている。
In this solid-state imaging device, the read electrode 1
Are formed so as to cover a part of the vertical transfer electrodes 2 and 3. As described above, the resistance of the readout electrode 1 is lower than that of the related art, because the readout electrode 1 is formed up to a region exceeding the width of the charge readout control unit 6.

【0029】なお、図1〜図3では、絶縁膜、遮光膜、
カラーフィルタ膜、平坦化膜等、上記説明に不要な固体
撮像装置の構成要素の図示を省略している。例えば、図
2および図3において、読み出し電極1および垂直転送
電極2、3と、半導体基板(p型ウェル層11)との間
には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等から適宜選択
された、1層または2層以上の絶縁膜が形成されてい
る。
In FIGS. 1 to 3, the insulating film, the light shielding film,
Components of the solid-state imaging device, such as a color filter film and a flattening film, which are not necessary for the above description, are not shown. For example, in FIG. 2 and FIG. 3, between the read electrode 1 and the vertical transfer electrodes 2 and 3 and the semiconductor substrate (p-type well layer 11), a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like is appropriately selected. One or two or more insulating films are formed.

【0030】(第2の実施形態)図4〜図6を参照しな
がら、第2の実施形態の固体撮像装置を説明する。本実
施形態の固体撮像装置は、図4に示したように、フォト
ダイオード4の読み出し側の辺(端部)すべてに接する
ように読み出し電極1が配置されている点を除いては、
第1の実施形態と同様の構成を備えている。図6に示し
たように、この固体撮像装置では、読み出し側に形成さ
れた分離部7上にも読み出し電極1が配置されることに
なる。
(Second Embodiment) A solid-state imaging device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. The solid-state imaging device according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, except that the readout electrode 1 is disposed so as to be in contact with all sides (ends) on the readout side of the photodiode 4.
It has the same configuration as the first embodiment. As shown in FIG. 6, in this solid-state imaging device, the readout electrode 1 is also arranged on the separation section 7 formed on the readout side.

【0031】以下、第1の実施形態の固体撮像装置と第
2の実施形態の固体撮像装置との得失について説明す
る。フォトダイオード4への集光範囲を確保するという
観点からは、第1の実施形態が有利である。すなわち、
第1の実施形態では、図1に示したように、読み出し電
極1は、フォトダイオード4の読み出し側の端部(読み
出し側の垂直方向に沿う一辺)すべてに接していない。
読み出し電極1は、電荷読み出し制御部6が設けられた
領域ではフォトダイオード4に隣接するように形成され
るが(図1A−A断面を示す図2)、分離部7が設けら
れている領域では垂直転送電極7上に後退して設けられ
る(図1B−B断面を示す図3)。このように、フォト
ダイオード4に隣接する領域の一部から読み出し電極1
を後退させると、フォトダイオードへの集光範囲を確保
しやすくなる。
The advantages and disadvantages of the solid-state imaging device according to the first embodiment and the solid-state imaging device according to the second embodiment will be described below. The first embodiment is advantageous from the viewpoint of securing the light collection range on the photodiode 4. That is,
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the readout electrode 1 is not in contact with the entire readout end (one side along the readout vertical direction) of the photodiode 4.
The readout electrode 1 is formed so as to be adjacent to the photodiode 4 in a region where the charge readout control unit 6 is provided (FIG. 2 showing a cross section in FIG. 1A-A), but in a region where the separation unit 7 is provided. It is provided receding on the vertical transfer electrode 7 (FIG. 3 showing a cross section of FIG. 1B-B). As described above, the reading electrode 1 is partially removed from a part of the region adjacent to the photodiode 4.
When it is retracted, it becomes easy to secure a focusing range on the photodiode.

【0032】さらに、図3および図6と同様の構成を有
する固体撮像装置の上部構造の概略をそれぞれ示す図7
および図8により、フォトダイオード4の集光範囲を対
比する。両図を対比すると明らかなように、第2の実施
形態では、遮光膜10を形成すると、オンチップレンズ
14によるフォトダイオード4の集光範囲W’が制限さ
れるが(図8)、第1の実施形態では読み出し電極1の
一部が後退しているために、アルミニウム、タングステ
ン等の金属からなる遮光膜10を形成しても集光範囲W
は制限されない(図7)。
FIGS. 7A and 7B schematically show the upper structure of a solid-state imaging device having the same configuration as that of FIGS.
8 and FIG. 8, the focusing range of the photodiode 4 is compared. As is apparent from comparison between the two figures, in the second embodiment, when the light shielding film 10 is formed, the light condensing range W ′ of the photodiode 4 by the on-chip lens 14 is limited (FIG. 8), but the first embodiment is not limited to the first embodiment. In the embodiment, since a part of the readout electrode 1 is recessed, even if the light shielding film 10 made of a metal such as aluminum or tungsten is formed, the light condensing range W
Is not restricted (FIG. 7).

【0033】一方、電荷を垂直転送していく間にフォト
ダイオード4からの電荷の漏れ出しを抑制するという観
点からは、第2の実施形態が有利である。第2の実施形
態では、フォトダイオードの読み出し側の端部すべてに
接するように、読み出し電極1が形成されている。した
がって、垂直転送の間に、読み出し電極1に信号電荷の
漏れ出しに対して障壁となるような所定電位を印加して
電荷読み出し制御部6のポテンシャルを安定させておけ
ば、ブルーミング現象を効果的に抑制できる。
On the other hand, the second embodiment is advantageous from the viewpoint of suppressing the leakage of charges from the photodiode 4 during the vertical transfer of charges. In the second embodiment, the read electrode 1 is formed so as to be in contact with all the read-side ends of the photodiode. Therefore, the blooming phenomenon can be effectively prevented by applying a predetermined potential to the readout electrode 1 as a barrier against leakage of signal charges to the readout electrode 1 during the vertical transfer to stabilize the potential of the charge readout control unit 6. Can be suppressed.

【0034】また、図1および図4を対比すれば明らか
であるが、読み出し電極1の抵抗値をさらに低くすると
いう観点からも、長さ方向の全体にわたって読み出し電
極1の幅を広く確保しやすい第2の実施形態が有利であ
る。なお、読み出し電極1の抵抗値をさらに低下させた
いのであれば、読み出し電極1の幅を図示したよりもさ
らに広げても構わない。
As is apparent from a comparison between FIG. 1 and FIG. 4, from the viewpoint of further lowering the resistance value of the readout electrode 1, it is easy to secure a wide width of the readout electrode 1 over the entire length. The second embodiment is advantageous. If it is desired to further reduce the resistance value of the readout electrode 1, the width of the readout electrode 1 may be further increased than shown.

【0035】(第3の実施形態)上記各実施形態ではフ
ォトダイオードの列(垂直)方向に読み出し電極が配列
された形態について説明したが、本実施形態では、フォ
トダイオードの水平方向(垂直方向と直交する方向)に
読み出し電極が配列された形態について説明する。
(Third Embodiment) In each of the above embodiments, a description has been given of the form in which the readout electrodes are arranged in the column (vertical) direction of the photodiodes. A mode in which the readout electrodes are arranged in a direction (perpendicular to) will be described.

【0036】図9に示したように、本実施形態の固体撮
像装置では、読み出し電極1がフォトダイオード4の水
平方向(図9における左右方向)に配列されている点を
除いては、上記実施形態の固体撮像装置とほぼ同様の構
成を備えている。図9の固体撮像装置のE−E断面は、
図2と同様となる。
As shown in FIG. 9, in the solid-state imaging device according to the present embodiment, the read-out electrodes 1 are arranged in the horizontal direction of the photodiode 4 (the left-right direction in FIG. 9). It has substantially the same configuration as the solid-state imaging device of the embodiment. The EE cross section of the solid-state imaging device in FIG.
It is the same as FIG.

【0037】この固体撮像装置のように、読み出し電極
1を水平方向に配列しても、読み出し電極1を垂直転送
電極2,3の上にまで広げて形成すると、従来よりも読
み出し電極1の低抵抗化を図ることができる。
As in this solid-state imaging device, even if the read electrodes 1 are arranged in the horizontal direction, if the read electrodes 1 are formed so as to extend over the vertical transfer electrodes 2 and 3, the read electrodes 1 are lower than in the prior art. Resistance can be achieved.

【0038】また、本実施形態でも、第1の実施形態と
同様、フォトダイオード4の読み出し側の端部の一部に
は読み出し電極1が接していない。したがって、フォト
ダイオード4の集光範囲の確保が容易である。また、こ
の点も第1の実施形態と共通するが、読み出し電極1
は、フォトダイオード4の読み出し側の端部の一部から
垂直転送電極2,3上にまで広がる領域に形成されると
ともに、その他の領域では、垂直転送電極2,3上にの
み形成されている。このように読み出し電極1を形成す
ると、集光範囲の確保に有利となる。
Also, in the present embodiment, as in the first embodiment, the read electrode 1 is not in contact with a part of the read-side end of the photodiode 4. Therefore, it is easy to secure the light collecting range of the photodiode 4. This point is also common to the first embodiment, but the readout electrode 1
Is formed in a region extending from a part of the end on the reading side of the photodiode 4 to over the vertical transfer electrodes 2 and 3, and is formed only on the vertical transfer electrodes 2 and 3 in other regions. . The formation of the readout electrode 1 in this manner is advantageous for securing a light focusing range.

【0039】もっとも、例えばブルーミング現象の抑制
を重視する場合には、本実施形態においても、第2の実
施形態と同様、フォトダイオード4の読み出し側の端部
すべてに隣接するように、読み出し電極1を設けること
が好ましい。
However, when importance is placed on suppressing the blooming phenomenon, for example, in the present embodiment, as in the second embodiment, the readout electrode 1 is arranged so as to be adjacent to all of the readout side ends of the photodiode 4. Is preferably provided.

【0040】本実施形態のように、読み出し電極1を水
平方向に配列すると、垂直方向に並んだ画素から必要な
ラインの画素だけを読み出すことができる。したがっ
て、モニタモード等画素の間引きモードにも対応でき
る。
When the readout electrodes 1 are arranged in the horizontal direction as in this embodiment, only the pixels on the required line can be read out from the pixels arranged in the vertical direction. Therefore, it is possible to cope with a pixel thinning mode such as a monitor mode.

【0041】(第4の実施形態)本実施形態では、フォ
トダイオードからの電荷の読み出しをさらに効率的に実
施するための構造について説明する。図10は、第1〜
第3の実施形態で説明したような構造を備えた固体撮像
装置の電荷読み出し制御部6近傍を拡大して示す断面図
である(図2、図5の拡大図に相当する)。
(Fourth Embodiment) In this embodiment, a structure for more efficiently reading charges from a photodiode will be described. FIG.
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a charge readout control unit 6 of a solid-state imaging device having the structure described in the third embodiment (corresponding to the enlarged views of FIGS. 2 and 5).

【0042】図10に示したように、本実施形態では、
第1の垂直転送電極2と電荷読み出し制御部6とが重な
る領域の幅がL1となるように設計されている。電荷読
み出し部6の上方に垂直転送電極が重なっている領域が
あると、電荷読み出し制御部6に上記両電極を利用して
電圧を印加できる。したがって、この重なり領域では、
例えば、フォトダイオード4からの信号電荷の読み出し
の際に、読み出し電極1から電圧が印加される領域より
も、ポテンシャルを深く設定することができる。このよ
うに電荷読み出し制御部内においてポテンシャルに段差
を設けることにより、信号電荷の効率的な読み出しが実
現できる。
As shown in FIG. 10, in this embodiment,
The width of the region where the first vertical transfer electrodes 2 and charge reading control unit 6 overlap is designed to be L 1. If there is a region where the vertical transfer electrodes overlap each other above the charge readout section 6, a voltage can be applied to the charge readout control section 6 using both electrodes. Therefore, in this overlap region,
For example, when reading out signal charges from the photodiode 4, the potential can be set deeper than in a region to which a voltage is applied from the readout electrode 1. By providing a step in the potential in the charge reading control unit in this manner, efficient reading of signal charges can be realized.

【0043】なお、第1の垂直転送電極2と電荷読み出
し制御部6とのオーバーラップを大きくし過ぎると、電
荷を垂直転送する際にフォトダイオードからの電荷の漏
洩を防止することが困難となる。したがって、L1は、
電荷読み出し制御部6の幅の半分以下とすることが好ま
しい。
If the overlap between the first vertical transfer electrode 2 and the charge readout control section 6 is too large, it is difficult to prevent the leakage of the charge from the photodiode during the vertical transfer of the charge. . Therefore, L 1 is
It is preferable that the width be equal to or less than half the width of the charge readout control unit 6.

【0044】また、図10に示したように、本実施形態
では、半導体基板(p型ウェル層11)の表面と、第1
の垂直転送電極2および読み出し電極1の下端との間の
断面方向の距離が、それぞれH1、H2(ただし、H1
2)となるように設計されている。このような形態で
も、垂直転送電極が重なる領域では、ポテンシャルをよ
り深く設定することが容易となるから、信号電荷の効率
的な読み出しが実現し易い。特に、この場合は、フォト
ダイオードからの電荷の読み出し時に、垂直転送電極と
読み出し電極とに同じ電圧を印加しても(図10におい
てVC=V2)、ポテンシャルに段差を生じさせることが
できる。
In this embodiment, as shown in FIG. 10, the surface of the semiconductor substrate (p-type well layer 11) is
Of the vertical transfer electrode 2 and the lower end of the readout electrode 1 in the sectional direction are H 1 and H 2 (where H 1 <
H 2 ). Even in such a mode, in the region where the vertical transfer electrodes overlap, it is easy to set the potential deeper, so that efficient reading of the signal charges can be easily realized. In particular, in this case, at the time of reading the charge from the photodiode, (V C = V 2 in FIG. 10) even if the same voltage is applied to the vertical transfer electrodes and the read-out electrodes can produce a level difference in the potential .

【0045】(第5の実施形態)本実施形態では、本発
明の固体撮像装置の製造方法の例について説明する。図
11に示したように、まず、n型シリコン基板13上に
形成されたp型ウェル層11に、上記で説明したような
所定のn型またはp型拡散領域となるように、適宜イオ
ンを注入して、フォトダイオード4、垂直電荷転送部
5、電荷読み出し制御部6、分離部7を形成する(図1
1(a))。さらに、p型ウェル層11の表層に、熱酸
化法によるシリコン酸化膜31、化学気相成膜法(CV
D法)によるシリコン窒化膜32、熱酸化法によるシリ
コン酸化膜33、CVD法による第1のポリシリコン膜
34をこの順に成膜する(図11(b))。
(Fifth Embodiment) In this embodiment, an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention will be described. As shown in FIG. 11, first, ions are appropriately applied to the p-type well layer 11 formed on the n-type silicon substrate 13 so as to form the predetermined n-type or p-type diffusion region as described above. By injection, the photodiode 4, the vertical charge transfer unit 5, the charge readout control unit 6, and the separation unit 7 are formed.
1 (a)). Further, a silicon oxide film 31 formed by a thermal oxidation method and a chemical vapor deposition method (CV) are formed on the surface of the p-type well layer 11.
D method), a silicon oxide film 33 formed by a thermal oxidation method, and a first polysilicon film 34 formed by a CVD method are formed in this order (FIG. 11B).

【0046】次いで、フォトダイオード4および電荷読
み出し制御部6の一部の上方から、垂直転送電極用ポリ
シリコン膜34とシリコン酸化膜33とをエッチングに
より除去する(図11(c))。さらに、垂直転送電極
用ポリシリコン膜34を熱酸化してさらにシリコン酸化
膜35を形成する(図11(d))。このシリコン酸化
膜35上に読み出し電極用ポリシリコン膜36をCVD
法により形成し、フォトダイオード4上方から読み出し
電極用ポリシリコン膜36を除去する(図11
(e))。こうして、第1の垂直転送電極となるポリシ
リコン膜34と、読み出し電極となるポリシリコン膜3
6とを備えた構成が実現される。
Next, the polysilicon film 34 for the vertical transfer electrode and the silicon oxide film 33 are removed by etching from above the photodiode 4 and a part of the charge read control unit 6 (FIG. 11C). Furthermore, the vertical transfer electrode polysilicon film 34 is thermally oxidized to further form a silicon oxide film 35 (FIG. 11D). A read electrode polysilicon film 36 is formed on the silicon oxide film 35 by CVD.
The readout electrode polysilicon film 36 is removed from above the photodiode 4 (FIG. 11).
(E)). Thus, the polysilicon film 34 serving as the first vertical transfer electrode and the polysilicon film 3 serving as the readout electrode
6 is realized.

【0047】なお、図2等に対応する断面を形成する工
程として説明したため上記では省略したが、上記工程に
加え、適宜、第2の垂直転送電極3、遮光膜10等を形
成する工程が加えられて固体撮像装置が作製される。ま
た、上記工程で成膜したシリコン基板上の絶縁膜31,
32,33は、この構成に限らない。例えば、シリコン
窒化膜32は、垂直転送電極用ポリシリコン膜34の熱
酸化工程において生じやすいいわゆるゲートバーズビー
クを抑制するためには形成することが好ましいが、必須
の層ではない。
Although a step for forming a cross section corresponding to FIG. 2 and the like has been described, it has been omitted above, but in addition to the above-described steps, a step for forming the second vertical transfer electrode 3, the light-shielding film 10, and the like has been added as appropriate. Thus, a solid-state imaging device is manufactured. In addition, the insulating film 31 on the silicon substrate formed in the above process,
32 and 33 are not limited to this configuration. For example, the silicon nitride film 32 is preferably formed to suppress so-called gate bird's beak which is likely to occur in the thermal oxidation step of the vertical transfer electrode polysilicon film 34, but is not an essential layer.

【0048】上記で説明した方法では、図11(e)で
示したように、垂直転送電極用ポリシリコン膜34(垂
直転送電極膜)とシリコン基板との間の距離が、読み出
し電極用ポリシリコン膜36(読み出し電極)とシリコ
ン基板との間の距離よりも大きくなる。図示は省略した
が、実際には、図11(c)の工程におけるエッチング
によって露出しているシリコン窒化膜32が若干削れる
ため、この傾向はさらに顕著となる。
In the method described above, as shown in FIG. 11E, the distance between the vertical transfer electrode polysilicon film 34 (vertical transfer electrode film) and the silicon substrate is changed to the read electrode polysilicon. The distance becomes larger than the distance between the film 36 (readout electrode) and the silicon substrate. Although not shown, in practice, the exposed silicon nitride film 32 is slightly removed by the etching in the step of FIG.

【0049】一方、図10に示したように、上記距離の
関係を逆転させたい場合には、図12に示した工程のよ
うに、少なくとも電荷読み出し制御部6の上方に、さら
に層を積層することが好ましい。具体的には、例えば、
シリコン酸化膜35上にCVD法によりシリコン窒化膜
37を成長させてから(図12(e)’)、読み出し電
極用ポリシリコン膜38を成膜することにより、垂直転
送電極用ポリシリコン膜(垂直転送電極膜)34とシリ
コン基板との距離を、読み出し電極用ポリシリコン膜
(読み出し電極)38とシリコン基板との距離よりも相
対的に小さくすることができる(図12(f)’)。
On the other hand, as shown in FIG. 10, when it is desired to reverse the relationship of the distance, a further layer is stacked at least above the charge readout control unit 6 as in the step shown in FIG. Is preferred. Specifically, for example,
After a silicon nitride film 37 is grown on the silicon oxide film 35 by the CVD method (FIG. 12 (e) '), a polysilicon film 38 for a readout electrode is formed by forming a polysilicon film 38 for a vertical transfer electrode. The distance between the transfer electrode film 34 and the silicon substrate can be made relatively smaller than the distance between the readout electrode polysilicon film (readout electrode) 38 and the silicon substrate (FIG. 12F ').

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポリシリコンを主体とする読み出し電極を、垂直転送電
極上にまで広げて形成したため、画像の欠陥や動作の制
限を引き起こすことなく、読み出し電極の低抵抗化を実
現した固体撮像装置を提供できる。この固体撮像装置
は、低電圧化、高画素化、小型化の要請に沿いながら、
固体撮像装置の特性の確保ないし向上を可能とするもの
であって、産業上極めて有用である。
As described above, according to the present invention,
Since the read electrode mainly composed of polysilicon is formed so as to extend over the vertical transfer electrode, it is possible to provide a solid-state imaging device in which the resistance of the read electrode is reduced without causing image defects or restrictions on operation. This solid-state imaging device meets the demand for lower voltage, higher pixels, and smaller size,
This enables securing or improving the characteristics of the solid-state imaging device, and is extremely useful in industry.

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

【図1】 本発明の固体撮像装置の一形態を示す平面図
である。
FIG. 1 is a plan view illustrating one embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】 図1に示した固体撮像装置のA−A断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the solid-state imaging device shown in FIG.

【図3】 図1に示した固体撮像装置のB−B断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view of the solid-state imaging device taken along line BB of FIG. 1;

【図4】 本発明の固体撮像装置の別の一形態を示す平
面図である。
FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.

【図5】 図2に示した固体撮像装置のC−C断面図で
ある。
5 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 2 taken along line CC.

【図6】 図2に示した固体撮像装置のD−D断面図で
ある。
6 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG.

【図7】 図3と同様の構成を有する固体撮像装置の上
方の構造を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an upper structure of a solid-state imaging device having a configuration similar to that of FIG. 3;

【図8】 図6と同様の構成を有する固体撮像装置の上
方の構造を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining an upper structure of a solid-state imaging device having a configuration similar to that of FIG. 6;

【図9】 本発明の固体撮像装置のさらに別の一形態を
示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing still another embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.

【図10】 本発明の固体撮像装置の好ましい形態を説
明するために、電荷読み出し制御部近傍を拡大して示す
断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing, in an enlarged manner, the vicinity of a charge readout control unit for describing a preferred embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.

【図11】 本発明の固体撮像装置の製造方法の一形態
を示すための工程図である。
FIG. 11 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図12】 本発明の固体撮像装置の製造方法の別の一
形態を示すための工程図である。
FIG. 12 is a process chart for illustrating another embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図13】 従来の固体撮像装置の一形態を示す平面図
である。
FIG. 13 is a plan view illustrating one embodiment of a conventional solid-state imaging device.

【図14】 図13に示した固体撮像装置のG−G断面
図である。
14 is a sectional view of the solid-state imaging device taken along line GG shown in FIG.

【図15】 図13に示した固体撮像装置のH−H断面
図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device taken along line HH shown in FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 読み出し電極 2 第1の垂直転送電極 3 第2の垂直転送電極 4 フォトダイオード(受光部) 5 垂直電荷転送部(垂直電荷転送チャネル) 6 電荷読み出し制御部 7 分離部 10 遮光膜 11 p型ウェル層 13 n型シリコン基板 14 オンチップレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Readout electrode 2 1st vertical transfer electrode 3 2nd vertical transfer electrode 4 Photodiode (light receiving part) 5 Vertical charge transfer part (vertical charge transfer channel) 6 Charge readout control part 7 Separation part 10 Light shielding film 11 p-type well Layer 13 n-type silicon substrate 14 on-chip lens

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 行列状に配列するように半導体基板内に
形成された受光部と、 前記受光部の間を前記受光部の列に沿って伸長するよう
に前記半導体基板内に形成された垂直電荷転送部と、 前記垂直電荷転送部内を垂直方向へと信号電荷を転送す
るための電圧を印加できるように前記半導体基板上に配
置された垂直転送電極と、 前記受光部と前記垂直電荷転送部との間の前記半導体基
板内に形成された電荷読み出し制御部と、 前記電荷読み出し制御部を介して前記受光部に蓄積され
た信号電荷を前記受光部から前記垂直電荷転送部へと読
み出すための電圧を前記電荷読み出し制御部に印加でき
るように前記半導体基板上に配置された、多結晶シリコ
ンを主体とする読み出し電極と、を備えた固体撮像装置
であって、 前記読み出し電極が、前記電荷読み出し制御部上から前
記垂直転送電極上にまで広がるように配置されているこ
とを特徴とする固体撮像装置。
1. A light receiving portion formed in a semiconductor substrate so as to be arranged in a matrix, and a vertical portion formed in the semiconductor substrate so as to extend between the light receiving portions along a row of the light receiving portions. A charge transfer unit; a vertical transfer electrode disposed on the semiconductor substrate so that a voltage for transferring signal charges in the vertical charge transfer unit in a vertical direction can be applied; the light receiving unit and the vertical charge transfer unit And a charge readout control unit formed in the semiconductor substrate between the light readout control unit and the signal charge control unit for reading out signal charges accumulated in the light receiving unit from the light reception unit to the vertical charge transfer unit via the charge readout control unit. A read electrode mainly composed of polycrystalline silicon, which is disposed on the semiconductor substrate so that a voltage can be applied to the charge read control unit, wherein the read electrode is The solid-state imaging device, characterized in that the load reading control unit on which is disposed to extend up onto the vertical transfer electrodes.
【請求項2】 前記読み出し電極が、前記受光部におけ
る前記信号電荷が読み出される側の端部すべてに隣接し
て配置された請求項1に記載の固体撮像装置。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the readout electrode is arranged adjacent to all the ends of the light receiving unit on the signal charge readout side.
【請求項3】 前記読み出し電極が、前記受光部におけ
る前記信号電荷が読み出される側の端部の一部のみに隣
接して配置された請求項1に記載の固体撮像装置。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the readout electrode is disposed adjacent only to a part of an end of the light receiving unit on a side from which the signal charge is read out.
【請求項4】 前記読み出し電極が隣接している前記受
光部における前記端部の一部から前記垂直方向と直交す
る水平方向に沿って前記垂直転送電極上にまで広がる第
1の領域と、この領域同士を互いに結合する前記垂直転
送電極上の第2の領域とに、前記読み出し電極が配置さ
れている請求項3に記載の固体撮像装置。
4. A first region extending from a part of the end portion of the light receiving portion adjacent to the readout electrode to the vertical transfer electrode along a horizontal direction orthogonal to the vertical direction, 4. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the readout electrode is disposed in a second region on the vertical transfer electrode that connects the regions to each other. 5.
【請求項5】 前記垂直転送電極が、前記電荷読み出し
制御部上には広がらないように配置されている請求項1
〜4のいずれかに記載の固体撮像装置。
5. The vertical transfer electrode is arranged so as not to spread on the charge readout control unit.
5. The solid-state imaging device according to any one of items 1 to 4,
【請求項6】 前記垂直転送電極が、前記垂直電荷転送
部上から前記電荷読み出し制御部上の一部にまで広がる
ように配置されている請求項1〜4のいずれかに記載の
固体撮像装置。
6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said vertical transfer electrodes are arranged to extend from above said vertical charge transfer section to a part above said charge readout control section. .
【請求項7】 前記垂直転送電極と前記電荷読み出し制
御部とが重なり合う領域の前記水平方向における幅L1
が、前記水平方向における前記電荷読み出し制御部の幅
の半分以下である請求項6に記載の固体撮像装置。
7. A width L 1 in the horizontal direction of a region where the vertical transfer electrode and the charge readout control unit overlap each other.
7. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the width is equal to or less than half the width of the charge readout control unit in the horizontal direction.
【請求項8】 前記垂直転送電極と前記半導体基板との
間の断面方向の距離H 1が、前記読み出し電極と前記半
導体基板との間の断面方向の距離H2よりも小さい請求
項1〜7のいずれかに記載の固体撮像装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the vertical transfer electrode is connected to the semiconductor substrate.
Distance H in cross section between 1But the readout electrode and the half
Distance H in cross section between conductor substrateTwoCharges less than
Item 8. The solid-state imaging device according to any one of Items 1 to 7.
【請求項9】 前記読み出し電極が、前記垂直方向に沿
って配列された請求項1〜8のいずれかに記載の固体撮
像装置。
9. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said readout electrodes are arranged along said vertical direction.
【請求項10】 前記読み出し電極が、前記水平方向に
沿って配列された請求項1〜8のいずれかに記載の固体
撮像装置。
10. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said readout electrodes are arranged along said horizontal direction.
【請求項11】 イオン注入法により、半導体基板内
に、行列状に配列された受光部、前記受光部の間を前記
受光部の列に沿って伸長する垂直電荷転送部、および前
記受光部と前記垂直電荷転送部との間の電荷読み出し制
御部を形成する工程と、 前記半導体基板上に、第1の多結晶シリコン膜を形成し
てパターンエッチングすることにより、前記垂直電荷転
送部内を垂直方向へと電荷を転送するための電圧を印加
するための垂直転送電極を形成する工程と、 前記半導体基板上に、第2の多結晶シリコン膜を形成し
て前記電荷読み出し制御部上から前記垂直転送電極上に
まで広がるパターンにエッチングすることにより、前記
電荷読み出し制御部を介して前記受光部から前記電荷転
送部へと信号電荷を読み出す電圧を前記電荷読み出し制
御部に印加するための読み出し電極を形成する工程と、
を含む固体撮像装置の製造方法。
11. A light receiving unit arranged in a matrix in a semiconductor substrate by an ion implantation method, a vertical charge transfer unit extending between the light receiving units along a column of the light receiving unit, and Forming a charge readout control unit between the vertical charge transfer unit and the vertical charge transfer unit by forming a first polycrystalline silicon film on the semiconductor substrate and pattern-etching the same; Forming a vertical transfer electrode for applying a voltage for transferring electric charges to the semiconductor substrate; and forming a second polycrystalline silicon film on the semiconductor substrate to form a vertical transfer electrode By etching into a pattern that spreads over the electrodes, a voltage for reading signal charges from the light receiving unit to the charge transfer unit via the charge read control unit is applied to the charge read control unit. Forming a readout electrode for pressing,
A method for manufacturing a solid-state imaging device including:
【請求項12】 前記垂直転送電極を形成した後であっ
て前記読み出し電極を形成する前に、少なくとも前記電
荷読み出し制御部上に絶縁膜を形成することにより、前
記読み出し電極を形成したときに前記垂直転送電極と前
記半導体基板との間の断面方向の距離H1が、前記読み
出し電極と前記半導体基板との間の断面方向の距離H2
よりも小さくなるように、前記半導体基板と前記両電極
との間の断面方向の距離を調整する工程をさらに含む請
求項11に記載の固体撮像装置の製造方法。
12. After forming the vertical transfer electrode and before forming the readout electrode, an insulating film is formed on at least the charge readout control unit, so that when the readout electrode is formed, distance H 1 in the cross-sectional direction between the vertical transfer electrodes and the semiconductor substrate, the cross-sectional direction of the distance of H 2 between the semiconductor substrate and the readout electrode
The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 11, further comprising: adjusting a distance in a cross-sectional direction between the semiconductor substrate and the two electrodes so as to be smaller than the above.
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US7759157B2 (en) 2002-05-16 2010-07-20 Fujifilm Corporation Gate oxide film structure for a solid state image pick-up device

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