JP2000299456A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトダイオード部の深部にポテンシャルバ
リア用の不純物領域を形成する固体撮像装置において、
不純物領域の熱拡散が隣接する読み出しゲート部に及ぶ
ことを抑制し、この部分のブルーミングを防止する。 【解決手段】 Ｎ型Ｓｉ基板１１０の深層に設けたＰ型
ウエル層１３０の上にＮ - 型不純物領域１３２を形成
し、その上にフォトダイオード部１２を構成するＮ型光
電変換領域１３４とＰ+ 型不純物領域１３６を形成す
る。Ｎ- 型不純物領域１３２は、フォトダイオード部１
２より小さいサイズに形成され、フォトダイオード部１
２に隣接する読み出しゲート部１４０から間隔Ｋをもっ
て離間している。したがって、Ｎ- 型不純物領域１３２
をイオン注入して熱工程にかける際に、熱拡散の影響が
読み出しゲート部１４０に及ばないようにし、読み出し
ゲート部１４０のポテンシャル低下を抑制し、この部分
のブルーミングを防止する。
リア用の不純物領域を形成する固体撮像装置において、
不純物領域の熱拡散が隣接する読み出しゲート部に及ぶ
ことを抑制し、この部分のブルーミングを防止する。 【解決手段】 Ｎ型Ｓｉ基板１１０の深層に設けたＰ型
ウエル層１３０の上にＮ - 型不純物領域１３２を形成
し、その上にフォトダイオード部１２を構成するＮ型光
電変換領域１３４とＰ+ 型不純物領域１３６を形成す
る。Ｎ- 型不純物領域１３２は、フォトダイオード部１
２より小さいサイズに形成され、フォトダイオード部１
２に隣接する読み出しゲート部１４０から間隔Ｋをもっ
て離間している。したがって、Ｎ- 型不純物領域１３２
をイオン注入して熱工程にかける際に、熱拡散の影響が
読み出しゲート部１４０に及ばないようにし、読み出し
ゲート部１４０のポテンシャル低下を抑制し、この部分
のブルーミングを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板にフォ
トダイオードによる光電変換領域を設けた固体撮像装置
に関する。
トダイオードによる光電変換領域を設けた固体撮像装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の固体撮像装置における各
画素部のパターン形状を示す平面図である。図４に示す
ように、この固体撮像装置は、半導体基板１０上に光電
変換を行うフォトダイオード部１２（図４において実線
で示す）と、フォトダイオード部１２に蓄積された信号
電荷を水平転送レジスタ部（図示せず）に転送する垂直
転送レジスタ部１４（図４において一点破線で示す）
と、この垂直転送レジスタ部１４に駆動信号電圧を印加
する多結晶Ｓｉ電極部１６及び１８（図４において二点
破線で示す）と、隣接する画素部を分離する画素間チャ
ネルストップ部２０（図４において破線で示す）とを有
する。
画素部のパターン形状を示す平面図である。図４に示す
ように、この固体撮像装置は、半導体基板１０上に光電
変換を行うフォトダイオード部１２（図４において実線
で示す）と、フォトダイオード部１２に蓄積された信号
電荷を水平転送レジスタ部（図示せず）に転送する垂直
転送レジスタ部１４（図４において一点破線で示す）
と、この垂直転送レジスタ部１４に駆動信号電圧を印加
する多結晶Ｓｉ電極部１６及び１８（図４において二点
破線で示す）と、隣接する画素部を分離する画素間チャ
ネルストップ部２０（図４において破線で示す）とを有
する。
【０００３】次に、図５は、図４のＸ−Ｘ線断面図であ
る。この図５に基づいて、図４に示す固体撮像装置にお
ける積層構造について説明する。ここで説明する固体撮
像装置のフォトダイオードは、光波長７００〜１０００
ｎｍ付近（近赤外領域）にも感度を有する構造となって
おり、一般的な固体撮像装置のフォトダイオードに比較
して、フォトダイオードからの過剰電荷のオーバフロー
を制限するオーバフローバリアが半導体基板１０の深部
に位置するものとなっている。
る。この図５に基づいて、図４に示す固体撮像装置にお
ける積層構造について説明する。ここで説明する固体撮
像装置のフォトダイオードは、光波長７００〜１０００
ｎｍ付近（近赤外領域）にも感度を有する構造となって
おり、一般的な固体撮像装置のフォトダイオードに比較
して、フォトダイオードからの過剰電荷のオーバフロー
を制限するオーバフローバリアが半導体基板１０の深部
に位置するものとなっている。
【０００４】図５に示す例では、まず、Ｎ型Ｓｉ基板１
０の深層にＰ型ウエル層（Ｐ＃１）３０を形成する。次
に、撮像領域形状に対応してＰ型ウエル層３０の上層に
Ｎ型ウエル層（ＮＷ）を構成するＮ- 型不純物領域３２
を形成し、その上層にフォトダイオード部１２を構成す
るＮ型不純物領域（光電変換領域）３４とＰ+ 型不純物
領域３６を形成する。これらはＮ型Ｓｉ基板１０にイオ
ン注入等を順次施すことにより形成されている。
０の深層にＰ型ウエル層（Ｐ＃１）３０を形成する。次
に、撮像領域形状に対応してＰ型ウエル層３０の上層に
Ｎ型ウエル層（ＮＷ）を構成するＮ- 型不純物領域３２
を形成し、その上層にフォトダイオード部１２を構成す
るＮ型不純物領域（光電変換領域）３４とＰ+ 型不純物
領域３６を形成する。これらはＮ型Ｓｉ基板１０にイオ
ン注入等を順次施すことにより形成されている。
【０００５】Ｎ- 型不純物領域３２は、上述のようにフ
ォトダイオード部１２のオーバフローバリアを半導体基
板１０の深部に配置するためのポテンシャルバリアとし
て設けたものであり、このＮ- 型不純物領域３２の深部
側にオーバフローバリアが配置されている。そして、フ
ォトダイオード部１２の蓄積された過剰電荷が一定のポ
テンシャルを越えると、オーバフローバリアを越えて電
荷がＮ型Ｓｉ基板１０に排出される縦型オーバフロード
レイン構造を構成している。
ォトダイオード部１２のオーバフローバリアを半導体基
板１０の深部に配置するためのポテンシャルバリアとし
て設けたものであり、このＮ- 型不純物領域３２の深部
側にオーバフローバリアが配置されている。そして、フ
ォトダイオード部１２の蓄積された過剰電荷が一定のポ
テンシャルを越えると、オーバフローバリアを越えて電
荷がＮ型Ｓｉ基板１０に排出される縦型オーバフロード
レイン構造を構成している。
【０００６】また、上層のＰ+ 型不純物領域３６の図中
左側に隣接してＰ型の読み出しゲート部４０が設けら
れ、その外側にＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１４が
形成されている。また、Ｐ+ 型不純物領域３６の図中右
側に隣接してＰ+ 型の画素間チャネルストップ部２０が
形成されている。これらもＮ型Ｓｉ基板１０にイオン注
入等を順次施すことにより形成されている。
左側に隣接してＰ型の読み出しゲート部４０が設けら
れ、その外側にＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１４が
形成されている。また、Ｐ+ 型不純物領域３６の図中右
側に隣接してＰ+ 型の画素間チャネルストップ部２０が
形成されている。これらもＮ型Ｓｉ基板１０にイオン注
入等を順次施すことにより形成されている。
【０００７】また、Ｎ型Ｓｉ基板１０の表面上には、絶
縁膜４２を介して上述した多結晶Ｓｉ電極部１６が設け
られている。また、多結晶Ｓｉ電極部１６の上面には、
遮光を目的とした遮光膜４４が設けられている。この遮
光膜４４は、フォトダイオード部１２の周縁部に被る状
態で形成されており、この遮光膜４４に形成した開口部
４４Ａにより、フォトダイオード部１２が外部に露呈
し、外光を受光するようになっている。
縁膜４２を介して上述した多結晶Ｓｉ電極部１６が設け
られている。また、多結晶Ｓｉ電極部１６の上面には、
遮光を目的とした遮光膜４４が設けられている。この遮
光膜４４は、フォトダイオード部１２の周縁部に被る状
態で形成されており、この遮光膜４４に形成した開口部
４４Ａにより、フォトダイオード部１２が外部に露呈
し、外光を受光するようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したオ
ーバーフローバリアをフォトダイオード部１２の深部に
配置するためのＮ- 型不純物領域３２は、フォトダイオ
ード部１２を構成するＮ型不純物領域３４及びＰ+ 型不
純物領域３６と等しい形状（図４中斜線領域により示
す）で形成されている。しかしながら、このようなＮ-
型不純物領域３２をイオン注入によって形成した場合、
その後の熱工程によってＮ型イオンが拡散し、読み出し
ゲート部４０のポテンシャルが低くなってしまい、ブル
ーミングが生じ易くなる問題がある。
ーバーフローバリアをフォトダイオード部１２の深部に
配置するためのＮ- 型不純物領域３２は、フォトダイオ
ード部１２を構成するＮ型不純物領域３４及びＰ+ 型不
純物領域３６と等しい形状（図４中斜線領域により示
す）で形成されている。しかしながら、このようなＮ-
型不純物領域３２をイオン注入によって形成した場合、
その後の熱工程によってＮ型イオンが拡散し、読み出し
ゲート部４０のポテンシャルが低くなってしまい、ブル
ーミングが生じ易くなる問題がある。
【０００９】図６は、上述した従来の固体撮像装置にお
ける各部のポテンシャル曲線を示す説明図である。図６
において、縦軸がポテンシャルの高低を示し、横軸はＳ
ｉ基板の深さ方向の位置を示している。また、図６に示
す曲線Ａは、図４に示すフォトダイオード部１２上の点
Ａにおけるポテンシャル曲線を示しており、曲線Ｂは、
図４に示す垂直転送レジスタ部１４上の点Ｂにおけるポ
テンシャル曲線を示しており、曲線Ｃは、図４に示す読
み出しゲート部４０上の点Ｃにおけるポテンシャル曲線
を示している。また、フォトダイオード部１２のポテン
シャル曲線Ａと読み出しゲート部４０のポテンシャル曲
線Ｃとの交点をＬ１とする。
ける各部のポテンシャル曲線を示す説明図である。図６
において、縦軸がポテンシャルの高低を示し、横軸はＳ
ｉ基板の深さ方向の位置を示している。また、図６に示
す曲線Ａは、図４に示すフォトダイオード部１２上の点
Ａにおけるポテンシャル曲線を示しており、曲線Ｂは、
図４に示す垂直転送レジスタ部１４上の点Ｂにおけるポ
テンシャル曲線を示しており、曲線Ｃは、図４に示す読
み出しゲート部４０上の点Ｃにおけるポテンシャル曲線
を示している。また、フォトダイオード部１２のポテン
シャル曲線Ａと読み出しゲート部４０のポテンシャル曲
線Ｃとの交点をＬ１とする。
【００１０】上述したように、オーバーフローバリアを
フォトダイオード部１２の深部に配置するためのＮ- 型
不純物領域３２を設けると、このＮ- 型不純物領域３２
内のＮ型イオンが熱工程によって周囲に拡散して読み出
しゲート部４０側に及び、読み出しゲート部４０側のポ
テンシャルが低くなる。このため、フォトダイオード部
１２のポテンシャル曲線Ａと読み出しゲート部４０のポ
テンシャル曲線Ｃとの交点Ｌ１が低くなり過ぎ、この部
分で電子のブルーミングが生じることになる。
フォトダイオード部１２の深部に配置するためのＮ- 型
不純物領域３２を設けると、このＮ- 型不純物領域３２
内のＮ型イオンが熱工程によって周囲に拡散して読み出
しゲート部４０側に及び、読み出しゲート部４０側のポ
テンシャルが低くなる。このため、フォトダイオード部
１２のポテンシャル曲線Ａと読み出しゲート部４０のポ
テンシャル曲線Ｃとの交点Ｌ１が低くなり過ぎ、この部
分で電子のブルーミングが生じることになる。
【００１１】そこで本発明の目的は、フォトダイオード
部の深部にオーバーフローバリアを配置するためのポテ
ンシャルバリア用の不純物領域をイオン注入によって形
成する固体撮像装置において、不純物領域の熱拡散が隣
接する読み出しゲート部に及ぶことを抑制し、この部分
のブルーミングを防止することにある。
部の深部にオーバーフローバリアを配置するためのポテ
ンシャルバリア用の不純物領域をイオン注入によって形
成する固体撮像装置において、不純物領域の熱拡散が隣
接する読み出しゲート部に及ぶことを抑制し、この部分
のブルーミングを防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板
の表面部に、撮像領域形状に対応して形成された第２導
電型の第１不純物領域と、前記半導体基板内の前記第１
不純物領域の深部側に撮像領域形状に対応して形成され
た第１導電型の光電変換領域と、前記半導体基板内の前
記光電変換領域のさらに深部側に形成された第１導電型
の第２不純物領域と、前記半導体基板内の前記第２不純
物領域のさらに深部側に形成された第２導電型のウエル
層と、前記半導体基板の表面部に、前記第１不純物領域
の一方の側部に隣接して形成された第２導電型の読み出
しゲート領域と、前記読み出しゲート領域の前記第１不
純物領域と反対側の側部に隣接して形成される垂直転送
レジスタ領域と、前記半導体基板の表面部に、前記第１
不純物領域の他方の側部に隣接して形成された第２導電
型のチャネルストップ領域と、前記半導体基板の表面上
に前記撮像領域を除く状態で形成された絶縁膜と、前記
絶縁膜の上面に前記撮像領域を除く状態で形成された駆
動用電極膜と、前記駆動用電極膜の上面に設けられ、前
記撮像領域に対応する開口部を有して形成された遮蔽膜
とを有し、前記第２不純物領域は、前記光電変換領域よ
りも小さい領域に形成され、前記読み出しゲート領域に
対して所定間隔以上離間して配置されていることを特徴
とする。
するため、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板
の表面部に、撮像領域形状に対応して形成された第２導
電型の第１不純物領域と、前記半導体基板内の前記第１
不純物領域の深部側に撮像領域形状に対応して形成され
た第１導電型の光電変換領域と、前記半導体基板内の前
記光電変換領域のさらに深部側に形成された第１導電型
の第２不純物領域と、前記半導体基板内の前記第２不純
物領域のさらに深部側に形成された第２導電型のウエル
層と、前記半導体基板の表面部に、前記第１不純物領域
の一方の側部に隣接して形成された第２導電型の読み出
しゲート領域と、前記読み出しゲート領域の前記第１不
純物領域と反対側の側部に隣接して形成される垂直転送
レジスタ領域と、前記半導体基板の表面部に、前記第１
不純物領域の他方の側部に隣接して形成された第２導電
型のチャネルストップ領域と、前記半導体基板の表面上
に前記撮像領域を除く状態で形成された絶縁膜と、前記
絶縁膜の上面に前記撮像領域を除く状態で形成された駆
動用電極膜と、前記駆動用電極膜の上面に設けられ、前
記撮像領域に対応する開口部を有して形成された遮蔽膜
とを有し、前記第２不純物領域は、前記光電変換領域よ
りも小さい領域に形成され、前記読み出しゲート領域に
対して所定間隔以上離間して配置されていることを特徴
とする。
【００１３】本発明の固体撮像装置において、遮蔽膜の
開口部から第１不純物領域で受光された光量に対応する
電荷が光電変換領域に蓄積され、駆動用電極膜からの駆
動信号に基づいて読み出しゲート領域によって読み出さ
れ、垂直転送レジスタ領域に送られる。また、光電変換
領域の深部側に設けられる第２不純物領域により、光電
変換領域の過剰電荷のオーバフローを制限するオーバフ
ローバリアが、光電変換領域より離れた半導体基板内の
深部側に配置されている。
開口部から第１不純物領域で受光された光量に対応する
電荷が光電変換領域に蓄積され、駆動用電極膜からの駆
動信号に基づいて読み出しゲート領域によって読み出さ
れ、垂直転送レジスタ領域に送られる。また、光電変換
領域の深部側に設けられる第２不純物領域により、光電
変換領域の過剰電荷のオーバフローを制限するオーバフ
ローバリアが、光電変換領域より離れた半導体基板内の
深部側に配置されている。
【００１４】そして、この第２不純物領域は、光電変換
領域よりも小さい領域に形成され、読み出しゲート領域
に対して所定間隔以上離間して配置されている。したが
って、この第２不純物領域をイオン注入によって形成し
た場合に、その後の熱工程において、この第２不純物領
域の熱拡散が隣接する読み出しゲート部に及びにくくす
ることができ、読み出しゲート部のポテンシャルが低下
するのを抑制できるので、フォトダイオード部と読み出
しゲート部との間のブルーミングを防止することができ
る。
領域よりも小さい領域に形成され、読み出しゲート領域
に対して所定間隔以上離間して配置されている。したが
って、この第２不純物領域をイオン注入によって形成し
た場合に、その後の熱工程において、この第２不純物領
域の熱拡散が隣接する読み出しゲート部に及びにくくす
ることができ、読み出しゲート部のポテンシャルが低下
するのを抑制できるので、フォトダイオード部と読み出
しゲート部との間のブルーミングを防止することができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による固体撮像装置
の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態
による固体撮像装置における各画素部のパターン形状を
示す平面図である。図１に示すように、この固体撮像装
置は、半導体基板１１０上に光電変換を行うフォトダイ
オード部１１２（図１において実線で示す）と、フォト
ダイオード部１１２に蓄積された信号電荷を水平転送レ
ジスタ部（図示せず）に転送する垂直転送レジスタ部１
１４（図１において一点破線で示す）と、この垂直転送
レジスタ部１１４に駆動信号電圧を印加する多結晶Ｓｉ
電極部（駆動用電極膜）１１６及び１１８（図１におい
て二点破線で示す）と、隣接する画素部を分離する画素
間チャネルストップ部１２０（図１において破線で示
す）とを有する。
の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態
による固体撮像装置における各画素部のパターン形状を
示す平面図である。図１に示すように、この固体撮像装
置は、半導体基板１１０上に光電変換を行うフォトダイ
オード部１１２（図１において実線で示す）と、フォト
ダイオード部１１２に蓄積された信号電荷を水平転送レ
ジスタ部（図示せず）に転送する垂直転送レジスタ部１
１４（図１において一点破線で示す）と、この垂直転送
レジスタ部１１４に駆動信号電圧を印加する多結晶Ｓｉ
電極部（駆動用電極膜）１１６及び１１８（図１におい
て二点破線で示す）と、隣接する画素部を分離する画素
間チャネルストップ部１２０（図１において破線で示
す）とを有する。
【００１６】次に、図２は、図１のＹ−Ｙ線断面図であ
る。この図２に基づいて、図１に示す固体撮像装置にお
ける積層構造について説明する。ここで説明する固体撮
像装置のフォトダイオードは、光波長７００〜１０００
ｎｍ付近（近赤外領域）にも感度を有する構造となって
おり、一般的な固体撮像装置のフォトダイオードに比較
して、フォトダイオードからの過剰電荷のオーバフロー
を制限するオーバフローバリアが半導体基板１１０の深
部に位置するものとなっている。
る。この図２に基づいて、図１に示す固体撮像装置にお
ける積層構造について説明する。ここで説明する固体撮
像装置のフォトダイオードは、光波長７００〜１０００
ｎｍ付近（近赤外領域）にも感度を有する構造となって
おり、一般的な固体撮像装置のフォトダイオードに比較
して、フォトダイオードからの過剰電荷のオーバフロー
を制限するオーバフローバリアが半導体基板１１０の深
部に位置するものとなっている。
【００１７】図２に示す例では、まず、Ｎ型（第１導電
型）Ｓｉ基板１１０の深層にＰ型（第２導電型）ウエル
層（Ｐ＃１）１３０を形成する。次に、撮像領域形状に
対応してＰ型ウエル層１３０の上層にＮ型ウエル層（Ｎ
Ｗ）を構成するＮ- 型不純物領域（第２不純物領域）１
３２を形成し、その上層にフォトダイオード部１２を構
成するＮ型不純物領域（光電変換領域）１３４とＰ+ 型
不純物領域（第１不純物領域）１３６を形成する。これ
らはＮ型Ｓｉ基板１１０にイオン注入等を順次施すこと
により形成されている。
型）Ｓｉ基板１１０の深層にＰ型（第２導電型）ウエル
層（Ｐ＃１）１３０を形成する。次に、撮像領域形状に
対応してＰ型ウエル層１３０の上層にＮ型ウエル層（Ｎ
Ｗ）を構成するＮ- 型不純物領域（第２不純物領域）１
３２を形成し、その上層にフォトダイオード部１２を構
成するＮ型不純物領域（光電変換領域）１３４とＰ+ 型
不純物領域（第１不純物領域）１３６を形成する。これ
らはＮ型Ｓｉ基板１１０にイオン注入等を順次施すこと
により形成されている。
【００１８】Ｎ- 型不純物領域１３２は、上述のように
フォトダイオード部１１２のオーバフローバリアを半導
体基板１１０の深部に配置するためのポテンシャルバリ
アとして設けたものであり、このＮ- 型不純物領域１３
２の深部側にオーバフローバリアが配置されている。そ
して、フォトダイオード部１１２の蓄積された過剰電荷
が一定のポテンシャルを越えると、オーバフローバリア
を越えて電荷がＮ型Ｓｉ基板１１０に排出される縦型オ
ーバフロードレイン構造を構成している。
フォトダイオード部１１２のオーバフローバリアを半導
体基板１１０の深部に配置するためのポテンシャルバリ
アとして設けたものであり、このＮ- 型不純物領域１３
２の深部側にオーバフローバリアが配置されている。そ
して、フォトダイオード部１１２の蓄積された過剰電荷
が一定のポテンシャルを越えると、オーバフローバリア
を越えて電荷がＮ型Ｓｉ基板１１０に排出される縦型オ
ーバフロードレイン構造を構成している。
【００１９】また、上層のＰ+ 型不純物領域１３６の図
中左側に隣接してＰ型の読み出しゲート部１４０が設け
られ、その外側にＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１１
４が形成されている。また、Ｐ+ 型不純物領域１３６の
図中右側に隣接してＰ+ 型の画素間チャネルストップ部
１２０が形成されている。これらもＮ型Ｓｉ基板１１０
にイオン注入等を順次施すことにより形成されている。
中左側に隣接してＰ型の読み出しゲート部１４０が設け
られ、その外側にＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１１
４が形成されている。また、Ｐ+ 型不純物領域１３６の
図中右側に隣接してＰ+ 型の画素間チャネルストップ部
１２０が形成されている。これらもＮ型Ｓｉ基板１１０
にイオン注入等を順次施すことにより形成されている。
【００２０】また、Ｎ型Ｓｉ基板１１０の表面上には、
絶縁膜１４２を介して上述した多結晶Ｓｉ電極部１１６
が設けられている。また、多結晶Ｓｉ電極部１１６の上
面には、遮光を目的とした遮光膜１４４が設けられてい
る。この遮光膜１４４は、フォトダイオード部１１２の
周縁部に被る状態で形成されており、この遮光膜１４４
に形成した開口部１４４Ａにより、フォトダイオード部
１１２が外部に露呈し、外光を受光するようになってい
る。
絶縁膜１４２を介して上述した多結晶Ｓｉ電極部１１６
が設けられている。また、多結晶Ｓｉ電極部１１６の上
面には、遮光を目的とした遮光膜１４４が設けられてい
る。この遮光膜１４４は、フォトダイオード部１１２の
周縁部に被る状態で形成されており、この遮光膜１４４
に形成した開口部１４４Ａにより、フォトダイオード部
１１２が外部に露呈し、外光を受光するようになってい
る。
【００２１】そして、本形態においては、上述したオー
バーフローバリアをフォトダイオード部１１２の深部に
配置するためのＮ- 型不純物領域１３２は、フォトダイ
オード部１１２を構成するＮ型不純物領域１３４及びＰ
+ 型不純物領域１３６と相似形の方形状ではあるが、Ｎ
型不純物領域１３４及びＰ+ 型不純物領域１３６より小
さいサイズの方形状（図１中斜線領域により示す）で形
成されている。このため、Ｎ- 型不純物領域１３２は、
Ｐ+ 型不純物領域１３６に隣接して形成された読み出し
ゲート部１４０に対して、十分な間隔（図１に示すＫ）
だけ離間して配置されている。
バーフローバリアをフォトダイオード部１１２の深部に
配置するためのＮ- 型不純物領域１３２は、フォトダイ
オード部１１２を構成するＮ型不純物領域１３４及びＰ
+ 型不純物領域１３６と相似形の方形状ではあるが、Ｎ
型不純物領域１３４及びＰ+ 型不純物領域１３６より小
さいサイズの方形状（図１中斜線領域により示す）で形
成されている。このため、Ｎ- 型不純物領域１３２は、
Ｐ+ 型不純物領域１３６に隣接して形成された読み出し
ゲート部１４０に対して、十分な間隔（図１に示すＫ）
だけ離間して配置されている。
【００２２】したがって、このようなＮ- 型不純物領域
３２をイオン注入によって形成し、その後の熱工程をに
よってＮ- 型不純物領域３２のＮ型イオンが周囲に拡散
した場合でも、間隔Ｋによって読み出しゲート部１４０
には至らないこととなる。このため、拡散イオンによる
読み出しゲート部１４０のポテンシャル低下を抑制でき
るので、フォトダイオード部１１２と読み出しゲート部
１４０との間のブルーミングを防止することができる。
３２をイオン注入によって形成し、その後の熱工程をに
よってＮ- 型不純物領域３２のＮ型イオンが周囲に拡散
した場合でも、間隔Ｋによって読み出しゲート部１４０
には至らないこととなる。このため、拡散イオンによる
読み出しゲート部１４０のポテンシャル低下を抑制でき
るので、フォトダイオード部１１２と読み出しゲート部
１４０との間のブルーミングを防止することができる。
【００２３】図３は、本例における固体撮像装置におけ
る各部のポテンシャル曲線を示す説明図である。図３に
おいて、縦軸がポテンシャルの高低を示し、横軸はＳｉ
基板の深さ方向の位置を示している。また、図３に示す
曲線Ｄは、図１に示すフォトダイオード部１１２上の点
Ｄにおけるポテンシャル曲線を示しており、曲線Ｅは、
図１に示す垂直転送レジスタ部１１４上の点Ｅにおける
ポテンシャル曲線を示しており、曲線Ｆは、図１に示す
読み出しゲート部１４０上の点Ｆにおけるポテンシャル
曲線を示している。また、フォトダイオード部１１２の
ポテンシャル曲線Ｄと読み出しゲート部１４０のポテン
シャル曲線Ｆとの交点をＬ０とする。
る各部のポテンシャル曲線を示す説明図である。図３に
おいて、縦軸がポテンシャルの高低を示し、横軸はＳｉ
基板の深さ方向の位置を示している。また、図３に示す
曲線Ｄは、図１に示すフォトダイオード部１１２上の点
Ｄにおけるポテンシャル曲線を示しており、曲線Ｅは、
図１に示す垂直転送レジスタ部１１４上の点Ｅにおける
ポテンシャル曲線を示しており、曲線Ｆは、図１に示す
読み出しゲート部１４０上の点Ｆにおけるポテンシャル
曲線を示している。また、フォトダイオード部１１２の
ポテンシャル曲線Ｄと読み出しゲート部１４０のポテン
シャル曲線Ｆとの交点をＬ０とする。
【００２４】上述したように、オーバーフローバリアを
フォトダイオード部１１２の深部に配置するためのＮ-
型不純物領域１３２を設けると、このＮ- 型不純物領域
１３２内のＮ型イオンが熱工程によって周囲に拡散する
が、本例においては、Ｎ- 型不純物領域１３２と読み出
しゲート部１４０との間に間隔Ｋを有することから、Ｎ
- 型不純物領域１３２のＮ型イオンが読み出しゲート部
１４０に至らず、読み出しゲート部１４０側のポテンシ
ャルは低くならない。このため、フォトダイオード部１
１２のポテンシャル曲線Ｄと読み出しゲート部１４０の
ポテンシャル曲線Ｆとの交点Ｌ０は、図６に示した従来
例の交点Ｌ１に比較して高いポテンシャルに維持できる
ので、フォトダイオード部１１２と読み出しゲート部１
４０との間のブルーミングを防止することができる。し
たがって、近赤外領域に対しても十分な感度を有し、安
定した動作の固体撮像装置を提供することができる。
フォトダイオード部１１２の深部に配置するためのＮ-
型不純物領域１３２を設けると、このＮ- 型不純物領域
１３２内のＮ型イオンが熱工程によって周囲に拡散する
が、本例においては、Ｎ- 型不純物領域１３２と読み出
しゲート部１４０との間に間隔Ｋを有することから、Ｎ
- 型不純物領域１３２のＮ型イオンが読み出しゲート部
１４０に至らず、読み出しゲート部１４０側のポテンシ
ャルは低くならない。このため、フォトダイオード部１
１２のポテンシャル曲線Ｄと読み出しゲート部１４０の
ポテンシャル曲線Ｆとの交点Ｌ０は、図６に示した従来
例の交点Ｌ１に比較して高いポテンシャルに維持できる
ので、フォトダイオード部１１２と読み出しゲート部１
４０との間のブルーミングを防止することができる。し
たがって、近赤外領域に対しても十分な感度を有し、安
定した動作の固体撮像装置を提供することができる。
【００２５】なお、以上の形態による固体撮像装置で
は、光波長７００〜１０００ｎｍ付近（近赤外領域）に
も感度を有するフォトダイオードを設けた例を説明した
が、本発明は、これに限定されないものとする。また、
上述した図１、図２に示す構成は、本発明を説明するた
めに必要な具体例を例示したものであり、本発明は、固
体撮像装置の具体的構成要素についても上述した例に限
定されるものではなく、ポテンシャルバリア用の第２不
純物領域を有する各種の固体撮像装置に適用し得るもの
である。
は、光波長７００〜１０００ｎｍ付近（近赤外領域）に
も感度を有するフォトダイオードを設けた例を説明した
が、本発明は、これに限定されないものとする。また、
上述した図１、図２に示す構成は、本発明を説明するた
めに必要な具体例を例示したものであり、本発明は、固
体撮像装置の具体的構成要素についても上述した例に限
定されるものではなく、ポテンシャルバリア用の第２不
純物領域を有する各種の固体撮像装置に適用し得るもの
である。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像装
置では、フォトダイオードを構成する光電変換領域の深
部側に、オーバフローバリアを光電変換領域より離れた
半導体基板の深部に配置するための第２不純物領域を設
ける構成において、この第２不純物領域を光電変換領域
よりも小さい領域に形成し、フォトダイオードに隣接す
る読み出しゲート領域に対して所定間隔以上離間して配
置するようにした。このため、第２不純物領域をイオン
注入によって形成した場合に、その後の熱工程におい
て、この第２不純物領域の熱拡散が隣接する読み出しゲ
ート部に及びにくくすることができ、第２不純物領域の
イオンの熱拡散によって読み出しゲート部のポテンシャ
ルが低下するのを抑制でき、フォトダイオード部と読み
出しゲート部との間のブルーミングを防止することがで
きる。
置では、フォトダイオードを構成する光電変換領域の深
部側に、オーバフローバリアを光電変換領域より離れた
半導体基板の深部に配置するための第２不純物領域を設
ける構成において、この第２不純物領域を光電変換領域
よりも小さい領域に形成し、フォトダイオードに隣接す
る読み出しゲート領域に対して所定間隔以上離間して配
置するようにした。このため、第２不純物領域をイオン
注入によって形成した場合に、その後の熱工程におい
て、この第２不純物領域の熱拡散が隣接する読み出しゲ
ート部に及びにくくすることができ、第２不純物領域の
イオンの熱拡散によって読み出しゲート部のポテンシャ
ルが低下するのを抑制でき、フォトダイオード部と読み
出しゲート部との間のブルーミングを防止することがで
きる。
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像装置におけ
る各画素部のパターン形状を示す平面図である。
る各画素部のパターン形状を示す平面図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】図１に示す固体撮像装置における各部のポテン
シャル曲線を示す説明図である。
シャル曲線を示す説明図である。
【図４】従来例による固体撮像装置における各画素部の
パターン形状を示す平面図である。
パターン形状を示す平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線断面図である。
【図６】図５に示す従来の固体撮像装置における各部の
ポテンシャル曲線を示す説明図である。
ポテンシャル曲線を示す説明図である。
１１０……半導体基板（Ｎ型Ｓｉ基板）、１１２……フ
ォトダイオード部、１１４……垂直転送レジスタ部、１
１６、１１８……多結晶Ｓｉ電極部、１２０……画素間
チャネルストップ部、１３０……Ｐ型ウエル層（Ｐ＃
１）、１３２……Ｎ- 型不純物領域、１３４……Ｎ型不
純物領域（光電変換領域）、１３６……Ｐ + 型不純物領
域、１４０……読み出しゲート部、１４２……絶縁膜、
１４４……遮光膜、１４４Ａ……開口部。
ォトダイオード部、１１４……垂直転送レジスタ部、１
１６、１１８……多結晶Ｓｉ電極部、１２０……画素間
チャネルストップ部、１３０……Ｐ型ウエル層（Ｐ＃
１）、１３２……Ｎ- 型不純物領域、１３４……Ｎ型不
純物領域（光電変換領域）、１３６……Ｐ + 型不純物領
域、１４０……読み出しゲート部、１４２……絶縁膜、
１４４……遮光膜、１４４Ａ……開口部。
Claims (5)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、 前記半導体基板の表面部に、撮像領域形状に対応して形
成された第２導電型の第１不純物領域と、 前記半導体基板内の前記第１不純物領域の深部側に撮像
領域形状に対応して形成された第１導電型の光電変換領
域と、 前記半導体基板内の前記光電変換領域のさらに深部側に
形成された第１導電型の第２不純物領域と、 前記半導体基板内の前記第２不純物領域のさらに深部側
に形成された第２導電型のウエル層と、 前記半導体基板の表面部に、前記第１不純物領域の一方
の側部に隣接して形成された第２導電型の読み出しゲー
ト領域と、 前記読み出しゲート領域の前記第１不純物領域と反対側
の側部に隣接して形成される垂直転送レジスタ領域と、 前記半導体基板の表面部に、前記第１不純物領域の他方
の側部に隣接して形成された第２導電型のチャネルスト
ップ領域と、 前記半導体基板の表面上に前記撮像領域を除く状態で形
成された絶縁膜と、 前記絶縁膜の上面に前記撮像領域を除く状態で形成され
た駆動用電極膜と、 前記駆動用電極膜の上面に設けられ、前記撮像領域に対
応する開口部を有して形成された遮蔽膜とを有し、 前記第２不純物領域は、前記光電変換領域よりも小さい
領域に形成され、前記読み出しゲート領域に対して所定
間隔以上離間して配置されている、 ことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記第２不純物領域は、前記光電変換領
域と略相似形の方形状に形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記第１導電型はＮ型であり、前記第２
導電型はＰ型であることを特徴とする請求項１記載の固
体撮像装置。 - 【請求項４】 前記第１不純物領域、前記光電変換領
域、及び前記第２不純物領域は、イオン注入により形成
されることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記垂直転送レジスタ領域は、電荷結合
素子により構成されていることを特徴とする請求項１記
載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11105198A JP2000299456A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11105198A JP2000299456A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299456A true JP2000299456A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14400981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11105198A Pending JP2000299456A (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000299456A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004017411A1 (ja) * | 2002-08-12 | 2004-02-26 | Sony Corporation | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2007036034A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子の製造方法及び固体撮像素子 |
| JP2007059733A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sony Corp | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子を用いた画像撮影装置 |
-
1999
- 1999-04-13 JP JP11105198A patent/JP2000299456A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004017411A1 (ja) * | 2002-08-12 | 2004-02-26 | Sony Corporation | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JPWO2004017411A1 (ja) * | 2002-08-12 | 2005-12-08 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US7535038B2 (en) | 2002-08-12 | 2009-05-19 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and its manufacturing method |
| JP4613821B2 (ja) * | 2002-08-12 | 2011-01-19 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US8217431B2 (en) | 2002-08-12 | 2012-07-10 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device for preventing cross-talk between adjacent pixels and manufacturing method thereof |
| JP2007036034A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子の製造方法及び固体撮像素子 |
| JP2007059733A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Sony Corp | 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子を用いた画像撮影装置 |
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