JP2001057421A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋込型のフォトダイオードを利用した従来の
固体撮像装置においては、フォトダイオードから垂直電
荷転送路へ電荷を移相する際に、ノイズが発生する。 【解決手段】 不純物濃度がチャネルストップ領域での
不純物濃度より高い高不純物濃度領域を備えた埋込層を
電荷蓄積領域上に形成してフォトダイオードを得る際
に、このフォトダイオードに対応する読出ゲート用チャ
ネルと、このフォトダイオードにおける埋込層中の高不
純物濃度領域とを離し、かつ、高不純物濃度領域の少な
くとも一部を、このフォトダイオードに対応するチャネ
ルストップ領域から離す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトダイオード
を利用した固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６の上段は、従来技術による固体撮
像装置を概略的に示す断面図である。

【０００３】半導体基板の一表面側に形成されたｐ型半
導体ウエル領域５１、ｎ型半導体領域５４（以下、「電
荷蓄積領域５４」という。）、および、電荷蓄積領域５
４表面のｐ⁺ 型半導体領域５５（以下、埋込層５５」と
いう。）は、フォトダイオードを構成する。ｐ型半導体
ウエル領域５１内には、電荷転送路を形成するためのｎ
型半導体領域５３（以下、「電荷転送用チャネル５３」
という。）およびチャネルストップを形成するためのｐ
型半導体領域５２（以下、「チャネルストップ領域５
２」という。）が形成される。

【０００４】これらの領域を有する半導体基板の表面上
には、絶縁膜５６を介して、所定パターンの電極５７が
形成される。電極５７は、電荷蓄積領域５４と電荷転送
用チャネル５３との間に介在しているｐ型半導体ウエル
領域５１の一領域（以下、この領域を「読出ゲート用チ
ャネル５１ａ」という。）の上方を覆うように形成され
る。

【０００５】電荷蓄積領域５４を覆う埋込層５５は、半
導体基板表面と絶縁膜５６との界面に生じる電子−ホー
ル対生成再結合（ＧＲ）中心を取り込み、ＧＲ中心で発
生する電子−ホール対を再結合させる。これにより、ノ
イズの発生が防止される。また、埋込層５５は、フォト
ダイオードのｐｎ接合面積を増加させ、光感度を向上さ
せる機能も果たす。

【０００６】この埋込層５５は、左端がチャネルストッ
プ領域５２に接続され、右端が読出ゲート用チャネル５
１ａに接続される。ただし、埋込層５５とチャネルスト
ップ領域５２との接続箇所は、図１６に示した箇所に限
らない。両者は、読出ゲート用チャネル５１ａの形成箇
所を除き、電荷蓄積領域５４の平面視上の外周部におい
ても接続している。

【０００７】埋込層５５は、チャネルストップ領域５
２、電荷転送用チャネル５３、電荷蓄積領域５４等を形
成した後、電荷蓄積領域５４の表面にイオン注入法によ
ってｐ型不純物を注入してｐ⁺ 型領域を設け、その後、
このｐ型不純物を熱処理により活性化することによって
形成される。このときのイオン注入は、イオン注入すべ
き領域の外縁がチャネルストップ領域５２に接するよう
にして行われる。

【０００８】他に、埋込層５５の右端を読出ゲート用チ
ャネル５１ａから若干離した以外は図１６に示した固体
撮像装置と同様の構成を有する固体撮像装置が、知られ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１６の中段は、電極
５７に０Ｖを印加した時の半導体基板表面付近の電子に
対するポテンシャルＰ１を示す。

【００１０】本明細書においては、電圧を印加したとき
に形成される電位の井戸が深い領域程「ポテンシャルが
高い」といい、電位の井戸が浅い領域程「ポテンシャル
が低い」という。

【００１１】チャネルストップ領域５２は接地電位にあ
る。電荷蓄積領域５４および電荷転送用チャネル５３の
各ポテンシャルは、チャネルストップ領域５２のポテン
シャルより高い。読出ゲート用チャネル５１ａのポテン
シャルは、電荷蓄積領域５４および電荷転送用チャネル
５３のポテンシャルよりも低い。

【００１２】フォトダイオードに上方から光が入射する
と、フォトダイオードは入射光を吸収することにより電
荷を生成する。すると、電荷蓄積領域５４には光量に応
じた電荷（電子）Ｑが蓄積される。フォトダイオードは
画素に相当し、蓄積された電荷Ｑが画素信号に相当す
る。

【００１３】このとき、読出ゲート用チャネル５１ａ
は、フォトダイオードから電荷転送用チャネル５３への
電荷Ｑの移動を阻止する。すなわち、読出ゲート用チャ
ネル５１ａには、ポテンシャルバリアが形成される。

【００１４】図１６の下段は、フォトダイオードに蓄積
されている電荷を電荷転送用チャネル５３に移送するた
めの読み出しパルスを電極５７に印加した時の半導体基
板表面付近のポテンシャルＰ２を示す。このときも、チ
ャネルストップ領域５２は接地電位にある。

【００１５】電極５７に例えば１５Ｖの読み出しパルス
を印加すると、その下の半導体領域の電子に対するポテ
ンシャルが高くなる。読出ゲート用チャネル５１ａのポ
テンシャルが高くなり、ポテンシャルバリアとしての機
能が低下する。電荷蓄積領域５４内の電荷Ｑが電荷転送
用チャネル５３に流れ込む。ただし、読み出しパルスの
電位が１５Ｖ程度では、読出ゲート用チャネル５１ａに
低いポテンシャルバリアが残ることがある。

【００１６】読出ゲート用チャネル５１ａにポテンシャ
ルバリアが残ると、電荷Ｑのうちの一部の電荷Ｑ２のみ
が電荷転送用チャネル５３に移送され、他の一部の電荷
Ｑ１が電荷蓄積領域５４内に残る。電荷Ｑ１はノイズと
して画像に現れる。具体的には、電荷Ｑ１は残像のノイ
ズとなる。また、残像のノイズ以外にも、ノイズが発生
する。

【００１７】残像のノイズは、読み出しパルスの電位を
高くすることにより、低減させることができる。また、
埋込層５５の右端を読出ゲート用チャネル５１ａから若
干離すことにより、読み出しパルスの電位を例えば１５
Ｖに保ったままでも、読出ゲート用チャネル５１ａに形
成されるポテンシャルバリアを下げることが可能であ
る。

【００１８】しかしながら、埋込層５５の右端を読出ゲ
ート用チャネル５１ａから若干離して形成したとして
も、残像のノイズ以外のノイズの発生を抑制することは
困難である。

【００１９】本発明の目的は、ノイズの発生を抑制する
ことができる固体撮像装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本件発明者は、埋込層を
有するフォトダイオードを利用した固体撮像装置におい
て残像のノイズ以外のノイズが発生する原因について鋭
意研究した結果、次の知見を得た。

【００２１】すなわち、従来は、図１６に示した電荷転
送用チャネル５３とその右側の埋込層５５との間に大き
な電流が流れることはないと考えられていた。

【００２２】しかしながら、実際には、電荷転送用チャ
ネル５３とその右側の埋込層５５との間に瞬間的に大き
な電流が流れることが明らかとなった。この原因は、埋
込層５５の形成方法にあると考えられる。

【００２３】埋込層５５を形成するにあたって、イオン
注入すべき領域の外縁がチャネルストップ領域５２に接
するようにしてイオン注入を行い、その後に活性化のた
めの熱処理を行うと、この熱処理時にｐ型不純物が熱拡
散する。

【００２４】この熱拡散により、ｐ型不純物はイオン注
入によって形成されたｐ⁺ 型領域の厚さの概ね５０〜８
０％、その外側にまで拡がる。

【００２５】このため、熱拡散したｐ型不純物はチャネ
ルストップ領域５２の表層に達し、ここでのｐ型不純物
の濃度がそれより下層でのｐ型不純物の濃度より高くな
る。

【００２６】前述したように、図１６に示した電極５７
に読み出しパルスを印加したときでも、チャネルストッ
プ領域５２の電位は接地電位に維持される。

【００２７】このような状況下で読み出しパルスが瞬間
的に電極５７に印加されると、電荷転送用チャネル５３
とその右側のチャネルストップ領域５２とのｐｎ接合に
逆バイアスが印加される。この逆バイアスは、埋込層５
５から熱拡散してきたｐ型不純物によってチャネルスト
ップ領域５２の表層でのｐ型不純物の濃度（キャリア濃
度）が高くなっていることから、特に、電荷転送用チャ
ネル５３とその右側のチャネルストップ領域５２の表層
とのｐｎ接合に印加される。

【００２８】この逆バイアスによって、電荷転送用チャ
ネル５３とその右側のチャネルストップ領域５２の表層
とのｐｎ接合がブレークダウンする。電荷転送用チャネ
ル５３とその右側の埋込層５５との間に瞬間的に大きな
電流が流れる。

【００２９】このブレークダウンにより電子−ホール対
が発生し、チャネルストップ領域５２の右に接続されて
いる埋込層５５にホールが流入する。また、電子が電荷
転送用チャネル５３に流入する。

【００３０】埋込層５５に流入したホールは、実質的
に、ノイズの発生要因とならない。しかしながら、電荷
転送用チャネル５３に流入した電子はノイズ信号とな
る。このノイズ信号が画像上のノイズとなって現れる。

【００３１】したがって、上記のブレークダウンを抑制
すれば、ノイズを低減させることができる。そのために
は、チャネルストップ領域５２の表層での不純物濃度が
それより下層での不純物濃度よりあまりに高くなること
を抑制すればよい。

【００３２】埋込層５５を形成する際に起こる熱拡散に
よってチャネルストップ領域５２の表層にまで達してく
るｐ型不純物の量を減らせば、チャネルストップ領域５
２の表層での不純物濃度がそれより下層での不純物濃度
よりあまりに高くなることを抑制することができる。

【００３３】例えば、埋込層５５を形成する際にイオン
注入によって設けられるｐ⁺ 型領域をチャネルストップ
領域５２から離すことにより、熱拡散によってチャネル
ストップ領域５２にまで達するｐ型不純物の量を低減さ
せることができる。

【００３４】読出パルスが供給される電極５７の全体形
状は、固体撮像装置の仕様に応じて様々である。チャネ
ルストップ領域５２の全体形状についても同様である。

【００３５】したがって、埋込層５５の平面視上の大き
さおよび形状をどのようにするかは、固体撮像装置の仕
様に応じて適宜選択される。

【００３６】本発明の一観点によれば、一表面側に半導
体ウエル領域が形成された半導体基板と、前記半導体ウ
エル領域に形成された複数の電荷蓄積領域によって構成
される電荷蓄積領域列であって、前記電荷蓄積領域の各
々が前記半導体ウエル領域とは逆の導電型を有する電荷
蓄積領域列と、前記電荷蓄積領域列に近接して前記半導
体ウエル領域に形成された電荷転送用チャネルであっ
て、前記半導体ウエル領域とは逆の導電型を有し、前記
電荷蓄積領域列に沿って延在する電荷転送用チャネル
と、前記電荷蓄積領域の各々に１個ずつ対応して前記半
導体ウエル領域に形成された読出ゲート用チャネルであ
って、各々が、前記半導体ウエル領域と同じ導電型を有
すると共に、対応する電荷蓄積領域と前記電荷転送用チ
ャネルとに隣接する読出ゲート用チャネルと、前記半導
体ウエル領域に形成されたチャネルストップ領域であっ
て、前記半導体ウエルと同じ導電型を有し、少なくと
も、前記電荷蓄積領域列の列方向中心線を基準線とした
ときに前記電荷転送用チャネルとは反対の側において該
電荷蓄積領域列に沿って延在するチャネルストップ領域
と、前記読出ゲート用チャネルからは離れ、前記チャネ
ルストップ領域とは電気的に接続されつつ前記電荷蓄積
領域それぞれの上に１つずつ形成されて該電荷蓄積領域
と共に１個のフォトダイオードを構成する埋込層であっ
て、各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型の高不純
物濃度領域を含み、該高不純物濃度領域における不純物
濃度がほぼ一定で、かつ、前記チャネルストップ領域に
おける不純物濃度よりも高く、前記列方向中心線を基準
線としたときに前記電荷転送用チャネルとは反対の側に
位置する少なくとも一領域において前記高不純物濃度領
域が前記チャネルストップ領域から離れている埋込層と
を有する固体撮像装置が提供される。

【００３７】本発明の他の観点によれば、一表面側に半
導体ウエル領域が形成された半導体基板と、前記半導体
ウエル領域に複数行、複数列に亘って行列状に形成され
た多数個の電荷蓄積領域であって、各々が前記半導体ウ
エル領域とは逆の導電型を有する多数個の電荷蓄積領域
と、電荷蓄積領域列の各々に１本ずつ、該電荷蓄積領域
列に近接して前記半導体ウエル領域に形成された電荷転
送用チャネルであって、前記半導体ウエル領域とは逆の
導電型を有し、対応する電荷蓄積領域列に沿って延在す
る電荷転送用チャネルと、前記電荷蓄積領域の各々に１
個ずつ対応して前記半導体ウエル領域に形成された読出
ゲート用チャネルであって、各々が前記半導体ウエル領
域と同じ導電型を有し、対応する電荷蓄積領域に隣接す
ると共に、該電荷蓄積領域に対応する電荷転送用チャネ
ルとも隣接する読出ゲート用チャネルと、前記半導体ウ
エル領域に形成され、該半導体ウエルと同じ導電型かつ
より高い不純物濃度を有する１または複数のチャネルス
トップ領域であって、前記電荷蓄積領域列毎に該電荷蓄
積領域列に沿って延在する一領域を含み、該一領域が、
前記電荷蓄積領域列に対応する電荷転送用チャネルとは
この電荷蓄積領域列の列方向中心線を基準線としたとき
の反対の側に延在するチャネルストップ領域と、前記半
導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成された多数本の
読出兼用転送電極および転送専用転送電極であって、前
記読出兼用転送電極の各々が、電荷蓄積領域行の各々に
１本ずつ形成されて該電荷蓄積領域行に沿って延在する
と共に該電荷蓄積領域行中の各電荷蓄積領域に対応する
読出ゲート用チャネルの各々を平面視上覆い、前記転送
専用転送電極の各々が、前記電荷蓄積領域行の各々に少
なくとも１本ずつ形成されて該電荷蓄積領域行に沿って
延在し、１行の電荷蓄積領域行に対応して形成された前
記読出兼用転送電極と前記転送専用転送電極とが、該電
荷蓄積領域行中の電荷蓄積領域の各々を平面視上取り囲
む多数本の読出兼用転送電極および転送専用転送電極
と、前記読出ゲート用チャネルからは離れ、前記チャネ
ルストップ領域とは電気的に接続されつつ前記電荷蓄積
領域それぞれの上に１つずつ形成されて該電荷蓄積領域
と共に１個のフォトダイオードを構成する埋込層であっ
て、各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型の高不純
物濃度領域を含み、該高不純物濃度領域における不純物
濃度がほぼ一定で、かつ、前記チャネルストップ領域に
おける不純物濃度よりも高く、該高不純物濃度領域がそ
の下の前記電荷蓄積領域に対応している読出兼用転送電
極から平面視上離隔して形成されている埋込層とを有す
る固体撮像装置が提供される。

【００３８】本発明の更に他の観点によれば、一表面側
に半導体ウエル領域が形成された半導体基板と、前記半
導体ウエル領域に複数行、複数列に亘って行列状に形成
された多数個の電荷蓄積領域であって、各々が前記半導
体ウエル領域とは逆の導電型を有する多数個の電荷蓄積
領域と、電荷蓄積領域列の各々に１本ずつ、該電荷蓄積
領域列に近接して前記半導体ウエル領域に形成された電
荷転送用チャネルであって、前記半導体ウエル領域とは
逆の導電型を有し、対応する電荷蓄積領域列に沿って延
在する電荷転送用チャネルと、前記電荷蓄積領域の各々
に１個ずつ対応して前記半導体ウエル領域に形成された
読出ゲート用チャネルであって、各々が前記半導体ウエ
ル領域と同じ導電型を有し、対応する電荷蓄積領域に隣
接すると共に、該電荷蓄積領域に対応する電荷転送用チ
ャネルとも隣接する読出ゲート用チャネルと、前記半導
体ウエル領域に形成され、該半導体ウエルと同じ導電型
かつより高い不純物濃度を有する１または複数のチャネ
ルストップ領域であって、前記電荷蓄積領域列毎に該電
荷蓄積領域列に沿って延在する一領域を含み、該一領域
が、前記電荷蓄積領域列に対応する電荷転送用チャネル
とはこの電荷蓄積領域列の列方向中心線を基準線とした
ときの反対の側に延在するチャネルストップ領域と、前
記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成された多数
本の読出兼用転送電極であって、前記電荷蓄積領域行の
各々に対してその直ぐ上流側を該電荷蓄積領域行に沿っ
て延在する第１の読出兼用転送電極と、前記電荷蓄積領
域行の各々に対してその直ぐ下流側を該電荷蓄積領域行
に沿って延在する第２の読出兼用転送電極とを含み、１
行の電荷蓄積領域行に対応して形成された前記第１の読
出兼用転送電極と前記第２の読出兼用転送電極とが、該
電荷蓄積領域行中の電荷蓄積領域の各々を平面視上取り
囲む多数本の読出兼用転送電極と、前記読出ゲート用チ
ャネルからは離れ、前記チャネルストップ領域とは電気
的に接続されつつ前記電荷蓄積領域それぞれの上に１つ
ずつ形成されて該電荷蓄積領域と共に１個のフォトダイ
オードを構成する埋込層であって、各々が前記半導体ウ
エル領域と同じ導電型の高不純物濃度領域を含み、該高
不純物濃度領域における不純物濃度がほぼ一定で、か
つ、前記チャネルストップ領域における不純物濃度より
も高く、該高不純物濃度領域がその下の前記電荷蓄積領
域を平面視上取り囲む第１の読出兼用転送電極および第
２の読出兼用転送電極のいずれからも平面視上離隔して
形成されている埋込層とを有する固体撮像装置が提供さ
れる。

【００３９】

【発明の実施の形態】図１は、第１の実施例による固体
撮像装置３０を模式的に示す平面図である。この固体撮
像装置３０では、例えばシリコン等の半導体基板１の上
に複数のフォトダイオード（光電変換素子）２、垂直電
荷転送路（ＶＣＣＤ）３、トランスファゲート（読出ゲ
ート）４、水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）６、出力アンプ
７、および制御部８が形成され、全体として一つの半導
体チップに構成される。

【００４０】複数のフォトダイオード２が、二次元行列
状に配置されている。フォトダイオード２の各々は、受
光した光を電荷に変換して蓄積する。フォトダイオード
２それぞれの受光部の上には、カラーフィルタが配置さ
れる。図１では理解を容易にするために、フォトダイオ
ード（画素）の数を便宜上２４個で描いているが、これ
に限定されない。実際の固体撮像装置は、１００万個オ
ーダのフォトダイオードを有する。

【００４１】各フォトダイオード２の右には、読出ゲー
ト４を介して垂直電荷転送路３が延在している。１列の
フォトダイオード列に１本ずつ、垂直電荷転送路３が配
設される。読出ゲート４は、対応するフォトダイオード
２内の電荷を垂直電荷転送路３に読み出す際に利用され
る。

【００４２】垂直電荷転送路３は、電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）により構成され、フォトダイオード２から読み出さ
れた電荷を図１の紙面の上から下方向（垂直方向）に転
送する。このとき、１行のフォトダイオード行を構成す
るフォトダイオード２の各々から読み出された電荷は、
垂直電荷転送路３の各々によって同じタイミングで水平
電荷転送路６へ向けて転送される。

【００４３】水平電荷転送路６は、ＣＣＤにより構成さ
れ、垂直電荷転送路３から転送された電荷を受け取り、
紙面の右から左方向(水平方向)に転送する。

【００４４】出力アンプ７は、水平電荷転送路６から転
送された電荷量に対応する電圧を出力する。この電圧値
は、画素値に相当する。各フォトダイオード２は、画素
に相当する。フォトダイオード２を二次元に配列するこ
とにより、二次元画像の信号を得ることができる。

【００４５】制御部８は、フォトダイオード２から垂直
電荷転送路３に電荷を読み出すための読出ゲート４の制
御、垂直電荷転送路３の制御、水平電荷転送路６の制
御、および／又はフォトダイオード２内の電荷をクリア
するための制御などを行う。

【００４６】なお、１個のフォトダイオード２の周辺の
領域の詳細は、後に図４を参照しながら説明する。

【００４７】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）および図３は、本
実施例による固体撮像装置３０の製造方法を説明するた
めの基板断面図であり、図１中のII−II線に沿った断面
図である。

【００４８】まず、ｎ型半導体基板の一表面側にｐ型半
導体ウエル領域を高エネルギイオン注入等によって形成
して、半導体基板を得る。

【００４９】図２（Ａ）に示すように、この半導体基板
１の所定箇所、すなわち、ｎ型半導体基板１ａの一表面
側に形成されたｐ型半導体ウエル領域１ｂの表面または
その上に、電荷転送用チャネル３ａ、チャネルストップ
領域５、絶縁膜（シリコン酸化膜）１０、読み出しパル
スおよび電荷転送用の駆動パルスが供給される読出兼用
転送電極１１ａ、ならびに、電荷転送用の駆動パルスの
みが供給される転送専用転送電極（図２（Ａ）において
は見えていない。）を形成する。

【００５０】電荷転送用チャネル３ａはｎ型半導体によ
って構成され、チャネルストップ領域５はｐ⁺ 型半導体
によって構成される。これらは、イオン注入等により、
ｐ型半導体ウエル領域１ｂの表面に形成する。ｐ⁺ 型半
導体におけるｐ型不純物の濃度は、ｐ型半導体における
ｐ型不純物の濃度よりも高い。

【００５１】電荷転送用チャネル３ａは、チャネルスト
ップ領域５の水平方向（半導体基板面内方向）の隣に形
成される。電荷転送用チャネル３ａとチャネルストップ
領域５とは、水平方向に周期的に形成される。

【００５２】絶縁膜（シリコン酸化膜）１０は、半導体
基板１上に、熱酸化又は化学気相堆積（ＣＶＤ）等によ
り形成される。

【００５３】読出兼用転送電極１１ａおよび転送専用転
送電極は、絶縁膜１０上に形成される。先ず転送専用転
送電極が形成され、その後、転送専用転送電極の表面を
酸化して絶縁膜（シリコン酸化膜）を形成した後、読出
兼用転送電極１１ａが形成される。これらの転送電極を
形成するためには、一旦、絶縁膜１０上にポリシリコン
膜を形成する。その後、このポリシリコン膜をフォトリ
ソグラフィおよびエッチングによりパターニングして、
所望の転送電極を得る。転送専用転送電極を形成するた
めのポリシリコン膜と、読出兼用転送電極１１ａを形成
するためのポリシリコン膜とは、別個のものである。

【００５４】次に、図２（Ｂ）に示すように、読出兼用
転送電極１１ａの表面を酸化して絶縁膜（シリコン酸化
膜）１２を形成した後、フォトリソグラフィにより、所
定パターンのフォトレジスト層１３を基板上に形成す
る。絶縁膜（シリコン酸化膜）１２を形成するとき、半
導体基板１の表面も若干酸化されて絶縁膜１０の厚さが
増すが、酸化が進行する程度は低い。

【００５５】また、フォトレジスト層１３をマスクとし
て、ｎ型不純物（例えばリン）１４をイオン注入する。
イオン注入条件は、例えば、ドーズ量が１×１０¹²ｃｍ
^-2、加速エネルギが３００〜８００ｋｅＶである。この
イオン注入により、ｐ型半導体ウエル領域１ｂの表面部
分に、フォトダイオード用のｎ型領域ＰＤ₁ が形成され
る。その後、フォトレジスト層１３を除去する。

【００５６】ｎ型領域ＰＤ₁ は、近接するチャネルスト
ップ領域５または電荷転送用チャネル３ａから所定の間
隔を置いて形成される。

【００５７】次に、図２（Ｃ）に示すように、フォトリ
ソグラフィにより、所定パターンのフォトレジスト層１
５を基板上に形成する。このフォトレジスト層１５は、
多数の窓を有する。フォトレジスト層１５の窓の左端
は、左の読出兼用転送電極１１ａの右端から水平右方向
に距離ｄ１（例えば０．４μｍ）離れ、チャネルストッ
プ領域５から水平右方向に距離ｄ３（例えば０．２μ
ｍ）離れている。フォトレジスト層１５の窓の右端は、
右の読出兼用転送電極１１ａの左端から水平左方向に距
離ｄ２（例えば０．７μｍ）離れている。

【００５８】また、フォトレジスト層１５をマスクとし
て、ｐ型不純物（例えばボロン）１６をイオン注入す
る。イオン注入条件は、例えば、ドーズ量が１×１０¹³
〜５×１０¹⁴ｃｍ^-2、加速エネルギが２０〜８０ｋｅＶ
である。このイオン注入により、ｎ型領域ＰＤ₁ の表面
部分の一部に、フォトダイオード用のｐ⁺ 型領域ＰＤ₂
が形成される。

【００５９】その後、フォトレジスト層１５を除去して
から熱処理を施して、ｎ型領域ＰＤ ₁ 中のｎ型不純物と
ｐ⁺ 型領域ＰＤ₂ 中のｐ型不純物とを活性化させる。

【００６０】この熱処理によって、ｎ型領域ＰＤ₁ は、
ｎ型不純物が熱拡散することからその領域が少し拡が
り、フォトダイオード用の電荷蓄積領域となる。以下、
この電荷蓄積領域を「電荷蓄積領域２ａ」という。

【００６１】また、ｐ⁺ 型領域ＰＤ₂ は、上記の熱処理
によってｐ型不純物が熱拡散することからその領域が少
し拡がり、フォトダイオード用の埋込層となる。以下、
この埋込層を「埋込層２ｂ」という。

【００６２】埋込層２ｂのうちでｐ型不純物の濃度がほ
ぼ一定となっている領域、すなわち、熱処理前のｐ⁺ 型
領域ＰＤ₂ が形成されていた領域を「高不純物濃度領
域」ということがある。後掲の図３および図４において
は、高不純物濃度領域を「埋込層２ｂ」として図示して
いる。

【００６３】高不純物濃度領域の外側には、この高不純
物濃度領域に連なって、熱拡散によって生じた領域が形
成されている。熱拡散によって生じた領域では、高不純
物濃度領域から離れるに従って、徐々にｐ型不純物の濃
度が低くなっている。この領域を、以下、「低不純物濃
度領域」ということがある。

【００６４】電荷蓄積領域２ａとその右の電荷転送用チ
ャネル３ａとの間に介在するｐ型半導体ウエル領域のう
ち、絶縁膜１０のみを介して読出兼用転送電極１１ａに
よって平面視上覆われる箇所は、読出ゲート用チャネル
として利用される。後掲の図３および図４においては、
読出ゲート用チャネルを符号４ａで示している。

【００６５】図１に示したフォトダイオード２の各々
は、電荷蓄積領域２ａと、この表面に形成された埋込層
とを含んで構成される。したがって、１枚の半導体基板
１に、多数の電荷蓄積領域２ａが２次元行列状に形成さ
れ、これらの電荷蓄積領域２ａのそれぞれに埋込層が形
成される。図１に示した固体撮像装置３０は、計４列の
電荷蓄積領域列を有する。

【００６６】１列の電荷蓄積領域列と、この電荷蓄積領
域列に対応する電荷転送用チャネル３ａ、各読出ゲート
用チャネル４ａ、チャネルストップ領域５および各埋込
層２ｂは、１つのユニットを構成する。固体撮像装置３
０においてはこのユニットが計４つ、並列に形成されて
いる。

【００６７】図４は、埋込層２ｂを形成し終えた後の半
導体基板を上から見た基板平面図である。図４中のＡ−
Ａ線に沿った断面が、図２（Ｃ）に示した構成からフォ
トレジスト層１５を除いた部分の断面にほぼ相当する。

【００６８】図４においてハッチで示す埋込層２ｂは、
図の水平方向に関して電荷蓄積領域２ａの内側に形成さ
れる。埋込層２ｂの左端は、その左の読出兼用転送電極
１１ａから距離ｄ１離れている。埋込層２ｂの右端は、
その右の読出兼用転送電極１１ａから距離ｄ２離れてい
る。したがって、埋込層２ｂの左側および右側それぞれ
において、電荷蓄積領域２ａの表面が埋込層２ｂによっ
て覆われずに残る。

【００６９】図４の紙面の上から下方向（垂直方向）に
関しては、埋込層２ｂは電荷蓄積領域２ａの外側にまで
達して、チャネルストップ領域（図４においては見えて
いない。）に接する。

【００７０】転送専用転送電極１１ｂは第１ポリシリコ
ン層であり、読出兼用転送電極１１ａは第２ポリシリコ
ン層である。まず転送専用転送電極１１ｂが基板上に形
成され、その上に絶縁膜を介して読出兼用転送電極１１
ａが形成される。読出兼用転送電極１１ａは、電荷蓄積
領域２ａの右側方において、絶縁膜を介して転送専用転
送電極１１ｂの一部と図の奥行き方向に重なる。読出兼
用転送電極１１ａおよび転送専用転送電極１１ｂが図４
の紙面の上から下方向（垂直方向）に繰り返し形成され
る。

【００７１】読出兼用転送電極１１ａ中の一領域は、読
出ゲート用チャネル４ａを平面視上覆って、この読出ゲ
ート用チャネル４ａと共に読出ゲート４を構成する。読
出パルスは、読出兼用転送電極１１ａに供給される。

【００７２】フォトダイオード２に蓄積された電荷は、
読出ゲート４を介して、その右側の電荷転送用チャネル
３ａに読み出される。

【００７３】電荷転送用チャネル３ａは、その上方に形
成されている読出兼用転送電極１１ａの一領域および転
送専用転送電極１１ｂの一領域と共に、垂直電荷転送路
３を構成する。

【００７４】次に、図３に示すように、埋込層２ｂの上
方に開口部を有する所定パターンの遮光膜（Ａｌ膜）２
０を形成する。次に、基板上に、フォスフォシリケート
ガラス（ＰＳＧ）等によって第１の平滑層２１を形成
し、その上に第２の平滑層２２、カラーフィルタ２３お
よび第３の平滑層２４を形成する。第２の平滑層２２お
よび第３の平滑層２４は、共に、電気絶縁性を有する透
明材料によって形成される。

【００７５】第３の平滑層２４の上に、フォトリソグラ
フィにより、所定パターンのフォトレジスト膜を形成す
る。次に、加熱することにより、上記のフォトレジスト
膜を溶かし、表面張力によって角を丸めて、中央が隆起
したマイクロレンズ２５を形成する。

【００７６】フォトダイオード２は、その表面に埋込層
２ｂを有する。この埋込層２ｂは、電荷蓄積領域２ａの
表面の一部に形成され、その左端がチェネルストップ領
域５から離れ、その右端が読出ゲート用チャネル４ａか
ら離れている。

【００７７】図５は、図３に示した固体撮像装置３０の
ポテンシャル図である。図５の中段は、読出兼用転送電
極１１ａに０Ｖを印加した時の半導体基板表面付近の電
子に対するポテンシャルＰ１を示す。図５の下段は、読
出兼用転送電極１１ａに正電位（例えば１５Ｖ）を印加
した時の半導体基板表面付近の電子に対するポテンシャ
ルＰ２を示す。

【００７８】図５の中段に示すように、読出兼用転送電
極１１ａに０Ｖを印加した時、電荷蓄積領域２ａおよび
電荷転送用チャネル３ａはポテンシャルが高く、その間
の読出ゲート用チャネル４ａおよびチャネルストップ領
域５はポテンシャルが低い。

【００７９】マイクロレンズ２５は、上方から入射する
光をカラーフィルタ２３を介してその下のフォトダイオ
ード２に集光する。カラーフィルタ２３は、所定の波長
の光のみを通過させる。フォトダイオード２は、その所
定波長の入射光を受けて、これを吸収することにより電
荷を生成する。フォトダイオード２の電荷蓄積領域２ａ
には光量に応じた電荷（電子）Ｑが蓄積される。フォト
ダイオード２は画素に相当し、蓄積された電荷Ｑが画素
信号に相当する。

【００８０】このとき、読出ゲート用チャネル４ａは、
フォトダイオード２から電荷転送用チャネル３ａへの電
荷Ｑの移動を阻止する。すなわち、読出ゲート用チャネ
ル４ａには、ポテンシャルバリアが形成される。

【００８１】図５の下段に示すように、読出兼用転送電
極１１ａに正電位（例えば１５Ｖ）を印加すると、読出
ゲート用チャネル４ａのポテンシャルが高くなる。埋込
層２ｂとその右の読出ゲート用チャネル４ａとの間に電
荷蓄積領域２ａが存在するので、読出ゲート用チャネル
４ａのポテンシャルバリアが消滅する。

【００８２】その結果として、電荷蓄積領域２ａ内の電
荷Ｑは全て効率的に電荷転送用チャネル３ａ（垂直電荷
転送路３）に移送される（読み出される）。残像のノイ
ズの発生を防止することができる。

【００８３】また、埋込層２ｂとチャネルストップ領域
５とが図４での垂直方向において互いに接していること
から、読出兼用転送電極１１ａに正電位（例えば１５
Ｖ）を印加したときでも、埋込層２ｂの電位を約０Ｖに
容易に維持することができる。

【００８４】読出兼用転送電極１１ａに正電位（例えば
１５Ｖ）が印加されるのに伴って、電荷転送用チャネル
３ａとその右側のチャネルストップ領域５とのｐｎ接合
に逆バイアスが印加される。

【００８５】しかしながら、図１６に示した固体撮像装
置とは異なり、チャネルストップ領域５とその右の埋込
層２ｂとの間には電荷蓄積領域２ａが介在する。チャネ
ルストップ領域５における表層での不純物濃度は、それ
より下層での不純物濃度とほぼ同じである。

【００８６】このため、上記の逆バイアスによってｐｎ
接合がブレークダウンすることが防止される。このブレ
ークダウンが防止されることにより、ノイズの発生も抑
制される。画質を向上させることができる。

【００８７】次に、第２の実施例による固体撮像装置に
ついて、図６、図７および図８を用いて説明する。

【００８８】図６は、本実施例による固体撮像装置３０
ａにおけるフォトダイオード、垂直電荷転送路、水平電
荷転送路および出力アンプの配置を概略的に示す部分平
面図である。

【００８９】図７は、固体撮像装置３０ａにおける幾つ
かのフォトダイオードとその周辺を拡大して概略的に示
す平面図である。図７中のＢ−Ｂ線に沿った断面が、図
３に示した構成から遮光膜２０、第１の平滑層２１およ
びこれらの上方に形成されている各部材を除いた部分の
断面にほぼ相当する。

【００９０】図８は、固体撮像装置３０ａにおけるフォ
トダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チャ
ネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示す
平面図である。

【００９１】これらの図６〜図８に示した構成要素のう
ちで図１、図３または図４に示した構成要素と共通する
ものについては、図１、図３または図４で用いた参照符
号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。

【００９２】図示の固体撮像装置３０ａは、下記(1) 〜
(4) の点で、第１の実施例による固体撮像装置３０と異
なる。なお、以下の説明においては、フォトダイオード
から水平電荷転送路に転送される電荷の移動を１つの流
れとみなして、個々の部材等の相対的な位置を、必要に
応じて「何々の上流」、「何々の下流」等と称して特定
する。 (1) フォトダイオード列それぞれの左側に、このフォト
ダイオード列を構成するフォトダイオード２の各々に対
応する垂直電荷転送路３および読出ゲート４が形成され
ている。 (2) 最も下流の転送専用転送電極１１ｂの下流側に、各
垂直電荷転送路３および水平電荷転送路６を簡便に駆動
させるための補助転送電極１１ｃ₁ 、１１ｃ₂ 、１１ｃ
₃ が配設されている。 (3) フォトダイオード行同士の間および最も下流のフォ
トダイオード行の下流側において、読出兼用転送電極１
１ａが転送専用転送電極１１ｂまたは補助転送電極１１
ｃ₁ の上に絶縁膜を介して形成されている。 (4) 図１に示した制御部８が設けられていない。

【００９３】これら(1) 〜(4) の点を除けば、固体撮像
装置３０ａは第１の実施例による固体撮像装置３０と同
様の構成を有する。

【００９４】したがって、固体撮像装置３０ａは、固体
撮像装置３０と同様に、半導体ウエル領域１ｂ（図３参
照）に形成された複数の電荷蓄積領域２ａによって構成
される電荷蓄積領域列を複数列有する。

【００９５】チャネルストップ領域５は、電荷蓄積領域
列毎にこの電荷蓄積領域列に沿って延在する一領域を含
む。ある１列の電荷蓄積領域列に沿って延在するチャネ
ルストップ領域５の一領域は、この電荷蓄積領域列の図
６〜図８での右側に位置する。すなわち、この電荷蓄積
領域列の列方向中心線（図７および図８に一点鎖線ＣＬ
で示す。）を基準線としたときに、電荷転送用チャネル
３ａとは反対の側に位置する。

【００９６】別言すれば、ある１列の電荷蓄積領域列に
沿って延在するチャネルストップ領域５の一領域は、こ
の電荷蓄積領域列の図６〜図８での右隣の電荷蓄積領域
列に対応する電荷転送用チャネル３ａに沿って、かつ、
この電荷転送用チャネル３ａに隣接して、その左側に延
在する。

【００９７】チャネルストップ領域５における上記の一
領域の各々は、各電荷転送チャネル３ａの上流端側で互
いに連結して１つに纏まっていてもよいし、互いに分離
されていてもよい。

【００９８】その一方で、ある１列の電荷蓄積領域列に
沿って延在するチャネルストップ領域５の一領域は、電
荷蓄積領域列方向（図７および図８に矢印Ｄで示す。）
に沿って相隣る２個の電荷蓄積領域２ａ同士の間におい
て電荷蓄積領域列方向Ｄと交差する方向に延在し、この
電荷蓄積領域列に対応する電荷転送用チャネル３ａにま
で達する。

【００９９】読出兼用転送電極１１ａの各々は、電荷蓄
積領域行それぞれの下流側に１本ずつ形成されて、対応
する電荷蓄積領域行に沿って延在する。転送専用転送電
極１１ｂの各々は、電荷蓄積領域行それぞれの上流側に
１本ずつ形成されて、対応する電荷蓄積領域行に沿って
延在する。

【０１００】したがって、個々の読出兼用転送電極１１
ａおよび個々の転送専用転送電極１１ｂは、電荷転送用
チャネル３ａの各々と平面視上交差する。１行の電荷蓄
積領域行に対応して形成された読出兼用転送電極１１ａ
と転送専用転送電極１１ｂとは、右端（図示せず。）の
電荷蓄積領域列中の各電荷蓄積領域２ａを除き、電荷蓄
積領域行中の電荷蓄積領域２ａの各々を平面視上取り囲
む。

【０１０１】また、読出兼用転送電極１１ａの各々は、
対応する電荷蓄積領域行中の読出ゲート用チャネル４ａ
の各々を平面視上覆う。読出兼用転送電極１１ａのうち
で読出ゲート用チャネル４ａを平面視上覆う部分は、そ
の下の読出ゲート用チャネル４ａと共に、読出ゲート４
を構成する。

【０１０２】補助転送電極１１ｃ₁ 、１１ｃ₂ 、１１ｃ
₃ の各々は、電荷蓄積領域行方向に延在する。これらの
補助転送電極１１ｃ₁ 、１１ｃ₂ 、１１ｃ₃ は、電荷転
送用チャネル３ａの各々と平面視上交差する。

【０１０３】１本の電荷転送用チャネル３ａと各転送専
用転送電極１１ｂ、各読出兼用転送電極１１ａ、補助転
送電極１１ｃ₁ 、補助転送電極１１ｃ₂ または補助転送
電極１１ｃ₃ との平面視上の交差部は、電荷蓄積領域列
方向Ｄに連なって１本の垂直電荷転送路３を構成する。

【０１０４】埋込層２ｂの各々は、電荷蓄積領域列方向
Ｄに沿って相隣る２個の電荷蓄積領域２ａ同士の間にお
いて、チャネルストップ領域５と電気的に接続されてい
る。

【０１０５】１列の電荷蓄領域列と、この電荷蓄積領域
列に対応する電荷転送用チャネル３ａ、読出ゲート用チ
ャネル４ａ、チャネルストップ領域５および各埋込層２
ｂは、１つのユニットを構成する。固体撮像装置３０ａ
においては、このユニットと、当該ユニットと同じ構成
を有する複数のユニットとが半導体ウエル領域１ｂに並
列に形成されている。

【０１０６】なお、図７および図８においては、埋込層
２ｂを構成する高不純物濃度領域２ｂ₁ と低不純物濃度
領域２ｂ₂ とを図示している。図７においては、図面を
解りやすくするために、高不純物濃度領域２ｂ₁ および
低不純物濃度領域２ｂ₂ にそれぞれハッチングを付して
ある。図８においては、図面を解りやすくするために、
電荷蓄積領域２ａ、低不純物濃度領域２ｂ₂ およびチャ
ネルストップ領域５にそれぞれハッチングを付してあ
る。

【０１０７】また、図６には、垂直電荷転送路３の各々
を４相の駆動信号φＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４によ
って駆動させる際の配線例、および、水平電荷転送路６
を２相駆動型ＣＣＤによって構成した場合の構成例を付
記してある。

【０１０８】フォトダイオード２から垂直電荷転送路３
に電荷を読み出すための読出パルスは、駆動信号φＶ２
および駆動信号φＶ４に含まれる。

【０１０９】水平電荷転送路６は、電荷転送用チャネル
６ａと、計４種類の転送電極６ｂ₁、６ｂ₂ 、６ｂ₃ 、
６ｂ₄ とを有する。

【０１１０】電荷転送用チャネル６ａは、例えば、半導
体ウエル領域１ｂ（図３参照）にｎ型領域とｎ⁺ 型領域
とを交互に繰り返し形成することによって作製される。
ｎ⁺型領域におけるｎ型不純物の濃度は、ｎ型領域にお
けるｎ型不純物の濃度よりも高い。

【０１１１】転送電極６ｂ₂ および６ｂ₄ は、電荷転送
用チャネル６ａ中のｎ型領域上に、絶縁膜を介して形成
される。転送電極６ｂ₁ および６ｂ₃ は、電荷転送用チ
ャネル６ａ中のｎ⁺ 型領域上に、絶縁膜を介して形成さ
れる。

【０１１２】１本の垂直電荷転送路３（電荷転送用チャ
ネル３ａ）あたり転送電極６ｂ₁ 、６ｂ₂ 、６ｂ₃ 、６
ｂ₄ が１本ずつ形成される。これらの転送電極６ｂ₁ 、
６ｂ ₂ 、６ｂ₃ 、６ｂ₄ は、出力アンプ７側からこの順
番で配列される。

【０１１３】転送電極６ｂ₁ と転送電極６ｂ₂ とが共通
結線され、駆動信号φＨ１の供給を受ける。転送電極６
ｂ₃ と転送電極６ｂ₄ とが供給結線され、駆動信号φＨ
２の供給を受ける。

【０１１４】半導体ウエル領域１ｂ（図３参照）におけ
る不純物濃度は、概ね５×１０¹⁴／ｃｍ³ 以上１×１０
¹⁷／ｃｍ³ 未満の範囲内で適宜選択可能である。好適に
は、概ね１×１０¹⁵〜１×１０¹⁶／ｃｍ³ の範囲内で適
宜選択される。

【０１１５】チャネルストップ領域５における不純物濃
度は、概ね１×１０¹⁶／ｃｍ³ 以上１×１０¹⁸／ｃｍ³
未満の範囲内で適宜選択可能である。好適には、概ね５
×１０¹⁶〜５×１０¹⁷／ｃｍ³ の範囲内で適宜選択され
る。

【０１１６】電荷蓄積領域２ａにおける不純物濃度は、
概ね１×１０¹⁶／ｃｍ³ 以上１×１０¹⁷／ｃｍ³ 未満の
範囲内で適宜選択可能である。好適には、概ね１．５×
１０ ¹⁶〜５×１０¹⁶／ｃｍ³ の範囲内で適宜選択され
る。

【０１１７】高不純物濃度領域２ｂ₁ における不純物濃
度は、概ね１×１０¹⁸／ｃｍ³ 以上１×１０²⁰／ｃｍ³
未満の範囲内で適宜選択可能である。好適には、概ね２
×１０¹⁸〜５×１０¹⁹／ｃｍ³ の範囲内で適宜選択され
る。

【０１１８】個々のフォトダイオード２における埋込層
２ｂは、このフォトダイオード２に対応する読出ゲート
用チャネル４ａから離れている。

【０１１９】埋込層２ｂを構成する高不純物濃度領域２
ｂ₁ は、列方向中心線ＣＬを基準線としたときに、読出
ゲート用チャネル４ａとは反対の側において、チャネル
ストップ領域５から離れている。

【０１２０】高不純物濃度領域２ｂ₁ の図７または図８
での左側および右側それぞれに、熱拡散によって生じた
低不純物濃度領域２ｂ₂ が連なっている。右側の低不純
物濃度領域２ｂ₂ とその右のチャネルストップ領域５と
の間には、電荷蓄積領域２ａが介在する。

【０１２１】読出パルスの電圧が１５Ｖ程度で、電荷蓄
積領域２ａおよび高不純物濃度領域２ｂ₁ における不純
物濃度がそれぞれ上述の範囲内である場合、埋込層２ｂ
と読出ゲート用チャネル４ａとの間に平面視上介在する
電荷蓄積領域２ａの幅は、概ね０．３〜１．５μｍの範
囲内で適宜選定可能である。

【０１２２】同様に、埋込層２ｂとその右のチャネルス
トップ領域５との間に平面視上介在する電荷蓄積領域２
ａの幅は、概ね０．１〜１．０μｍの範囲内で適宜選定
可能である。

【０１２３】ここで、本明細書で埋込層と読出ゲート用
チャネルとの間に平面視上介在する電荷蓄積領域につい
ていう「電荷蓄積領域の幅」とは、読出ゲート用チャネ
ル４ａと電荷転送用チャネル３ａとが隣接する箇所での
電荷転送用チャネル３ａの延在方向に平面視上直交する
方向について求めた電荷蓄積領域の幅を意味する。

【０１２４】また、本明細書で埋込層とチャネルストッ
プ領域との間に平面視上介在する電荷蓄積領域について
いう「電荷蓄積領域の幅」とは、この電荷蓄積領域が介
在している箇所でのチャネルストップ領域の延在方向に
平面視上直交する方向について求めた電荷蓄積領域の幅
を意味する。後述する第５の実施例による固体撮像装置
におけるように、電荷蓄積領域列に沿ってチャネルスト
ップ領域が蛇行しつつ延在する場合には、該当する「電
荷蓄積領域の幅」を求めるうえで基準となる「チャネル
ストップ領域の延在方向」が複数ある場合もある。この
ような場合には、電荷蓄積領域が介在している箇所毎
に、「電荷蓄積領域の幅」を求める。

【０１２５】読出兼用転送電極１１ａの各々は、前述し
たように、フォトダイオード行同士の間および最も下流
のフォトダイオード行の下流側において、転送専用転送
電極１１ｂまたは補助転送電極１１ｃ₁ の上に絶縁膜を
介して形成されている。このため、フォトダイオード行
同士の間および最も下流のフォトダイオード行の下流側
においては、読出兼用転送電極１１ａと半導体基板１と
が十分に絶縁される。

【０１２６】埋込層２ｂとチャネルストップ領域５と
が、前述のように電気的に接続されていることから、読
出兼用転送電極１１ａに読出パルス（例えば１５Ｖ）を
印加したときでも、埋込層２ｂの電位を約０Ｖに容易に
維持することができる。

【０１２７】また、第１の実施例の固体撮像装置３０に
おける理由と同様の理由から、残像のノイズの発生を防
止することができる。

【０１２８】さらに、第１の実施例による固体撮像装置
３０と同様の理由から、読出兼用転送電極１１ａに読出
パルス（例えば１５Ｖ）を印加したときに電荷転送用チ
ャネル３ａとその図８での左側のチャネルストップ領域
５とのｐｎ接合がブレークダウンしてしまうことを防止
することができる。ノイズの発生を抑制することが可能
になる。

【０１２９】次に、第３の実施例による固体撮像装置に
ついて、図９および図１０を用いて説明する。

【０１３０】図９は、本実施例による固体撮像装置３５
における１個のフォトダイオードとその周辺を概略的に
示す断面図である。

【０１３１】図１０は、固体撮像装置３５におけるフォ
トダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チャ
ネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示す
平面図である。図１０中のＣ−Ｃ線に沿った断面が、図
９に示した構成から電気絶縁膜１０およびその上方に形
成されている各部材を除いた部分の断面にほぼ相当す
る。

【０１３２】図９または図１０に示した構成要素のうち
で図８に示した構成要素と共通するものについては、図
８で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を
省略する。また、図９に示した各構成要素は全て図３に
示されているので、図９に示した構成要素のうちで図８
には示されておらず図３に示されているものについて
は、図３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその
説明を省略する。

【０１３３】ただし、電荷蓄積領域、埋込層、高不純物
濃度領域、低不純物濃度領域およびフォトダイオードに
ついては、図８で用いた参照符号に３０を加えた新たな
参照符号を付してある。

【０１３４】図示した固体撮像装置３５は、電荷蓄積領
域３２ａの図９での左端がその左のチャネルストップ領
域５に接している点、および、電荷蓄積領域３２ａの図
９での左端と埋込層３２ｂの図９での左端との距離が第
２の実施例による固体撮像装置３０ａにおける該当箇所
よりも拡がっている点で、第２の実施例による固体撮像
装置３０ａと異なる。他の点は、固体撮像装置３０ａと
同様である。図１０においては、図面を解りやすくする
ために、チャネルストップ領域５、電荷蓄積領域３２ａ
および低不純物濃度領域３２ｂ₂ にハッチングを付して
ある。

【０１３５】図示の固体撮像装置３５においても、第２
の実施例の固体撮像装置３０ａと同様に、読出兼用転送
電極１１ａに読出パルス（例えば１５Ｖ）を印加したと
きでも埋込層３２ｂの電位を約０Ｖに容易に維持するこ
とができる。

【０１３６】また、第２の実施例の固体撮像装置３０ａ
における理由と同様の理由から、残像のノイズの発生を
防止することができる。

【０１３７】さらに、第２の実施例による固体撮像装置
３０ａにおける理由と同様の理由から、読出兼用転送電
極１１ａに読出パルス（例えば１５Ｖ）を印加したとき
に電荷転送用チャネル３ａとその図９での右側のチャネ
ルストップ領域５とのｐｎ接合がブレークダウンしてし
まうことを防止することができる。ノイズの発生を抑制
することが可能になる。

【０１３８】読出パルスの電圧が１５Ｖ程度で、電荷蓄
積領域３２ａおよび高不純物濃度領域３２ｂ₁ における
不純物濃度がそれぞれ第２の実施例の固体撮像装置３０
ａについての説明の中で述べた範囲内である場合、埋込
層３２ｂと読出ゲート用チャネル４ａとの間に平面視上
介在する電荷蓄積領域３２ａの幅は、第２の実施例によ
る固体撮像装置３０ａにおける該当箇所の幅と同様に、
概ね０．３〜１．５μｍの範囲内で適宜選定可能であ
る。

【０１３９】同様に、埋込層３２ｂとその図１０での右
側のチャネルストップ領域５との間に平面視上介在する
電荷蓄積領域３２ａの幅は、概ね０．１〜１．０μｍの
範囲内で適宜選定可能である。

【０１４０】次に、第４の実施例による固体撮像装置に
ついて、図１１、図１２および図１３を用いて説明す
る。

【０１４１】図１１は、本実施例による固体撮像装置４
０におけるフォトダイオード、垂直電荷転送路、水平電
荷転送路および出力アンプの配置を概略的に示す部分平
面図である。

【０１４２】図１２は、固体撮像装置４０における幾つ
かのフォトダイオードとその周辺を概略的に示す平面図
である。

【０１４３】図１３は、固体撮像装置４０におけるフォ
トダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チャ
ネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示す
平面図である。

【０１４４】図１１〜図１３に示した構成要素のうちで
図６または図７に示した構成要素と機能上共通するもの
については、図６または図７で用いた参照符号と同じ参
照符号を付してその説明を省略する。

【０１４５】ただし、電荷蓄積領域、埋込層、高不純物
濃度領域、低不純物濃度領域およびフォトダイオードに
ついては、図６または図７で用いた参照符号に４０を加
えた新たな参照符号を付してある。

【０１４６】また、図１３においては、図面を解りやす
くするために、チャネルストップ領域５および低不純物
濃度領域４２ｂ₂ にハッチングを付してある。

【０１４７】本実施例による固体撮像装置４０は、下記
(1）〜(9) の点で、第２の実施例による固体撮像装置３
０ａと異なる。 (1) 個々のフォトダイオードの平面視上の形状がほぼ六
角形であり、個々の電荷蓄積領域４２ａの平面視上の形
状もほぼ六角形である。 (2) フォトダイオード４２の各々が画素ずらし配置され
ている。 (3) 電荷転送用チャネル３ａの各々が、対応する電荷蓄
積領域列に沿ってその左側を蛇行しつつ、電荷蓄積領域
列方向Ｄに延在する。 (4) 個々の読出ゲート用チャネル４ａが、対応する電荷
蓄積領域４２ａにおける平面視上の左斜め下の辺に沿っ
て延在する。 (5) 電荷蓄積領域４２ａと読出ゲート用チャネル４ａと
の隣接箇所を除いて、チャネルストップ領域５が電荷蓄
積領域４２ａを平面視上取り囲んでいる。 (6) 埋込層４２ｂ中の低不純物濃度領域４２ｂ₂ が、平
面視上、高不純物濃度領域４２ｂ₁ を取り囲んでいる。 (7) チャネルストップ領域５と低不純物濃度領域４２ｂ
₂ とが、読出ゲート用チャネル４ａの形成箇所およびそ
の近傍を除き、互いに接している。 (8) 第２の実施例による固体撮像装置３０ａでの転送専
用転送電極１１ｂに相当する電極を有さず、補助転送電
極１１ｃ₁ 、１１ｃ₂ 、１１ｃ₃ 以外で垂直電荷転送路
３を構成する転送電極が全て読出兼用転送電極１１ａ₁
または読出兼用転送電極１１ａ₂ である。 (9) 読出兼用転送電極１１ａ₁ 、１１ａ₂ が、対応する
電荷蓄積領域行（フォトダイオード行）に沿って蛇行し
つつ延在する。

【０１４８】上記(1) 〜(9) の点を除けば、固体撮像装
置４０は固体撮像装置３０ａと同様の構成を有する。

【０１４９】なお、本明細書で多数個のフォトダイオー
ドについていう「画素ずらし配置」とは、奇数番目に当
たるフォトダイオード列を構成する各フォトダイオード
に対し、偶数番目に当たるフォトダイオード列を構成す
るフォトダイオードの各々が、フォトダイオード列内で
のフォトダイオード同士のピッチの約１／２、列方向に
ずれ、奇数番目に当たるフォトダイオード行を構成する
各フォトダイオードに対し、偶数番目に当たるフォトダ
イオード行を構成するフォトダイオードの各々が、フォ
トダイオード行内での各フォトダイオード同士のピッチ
の約１／２、行方向にずれ、フォトダイオード列の各々
が奇数行または偶数行のフォトダイオードのみを含むよ
うにして複数行、複数列に亘って行列状に配置された多
数個のフォトダイオードの配置を意味する。

【０１５０】「フォトダイオード列内でのフォトダイオ
ード同士のピッチの約１／２」とは、１／２を含む他
に、製造誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素
位置の丸め誤差等の要因によって１／２からはずれては
いるものの、得られる固体撮像装置の性能およびその画
像の画質からみて実質的に１／２と同等とみなすことが
できる値をも含むものとする。本明細書でいう「フォト
ダイオード行内でのフォトダイオード同士のピッチの約
１／２」についても同様である。

【０１５１】多数個のフォトダイオードが画素ずらし配
置されているということは、多数個の電荷蓄積領域が同
様に配置されていることを意味する。したがって、本明
細書においては、多数個の電荷蓄積領域についても「画
素ずらし配置」という表現を用いる場合がある。

【０１５２】読出兼用転送電極１１ａ₁ の各々は、電荷
蓄積領域行それぞれの上流側に１本ずつ形成される。読
出兼用転送電極１１ａ₂ の各々は、電荷蓄積領域行それ
ぞれの下流側に１本ずつ形成される。

【０１５３】個々の読出兼用転送電極１１ａ₁ 、１１ａ
₂ は、電荷転送用チャネル３ａの各々と平面視上交差す
る。１行の電荷蓄積領域行に対応して形成された読出兼
用転送電極１１ａ₁ 、１１ａ₂ は、右端（図示せず。）
の電荷蓄積領域列中の各電荷蓄積領域４２ａを除き、電
荷蓄積領域行中の電荷蓄積領域４２ａの各々を平面視上
取り囲む。

【０１５４】また、読出兼用転送電極１１ａ₁ の各々
は、水平電荷転送６から数えて偶数番目にあたる電荷蓄
積領域行中の読出ゲート用チャネル４ａの各々を平面視
上覆う。読出兼用転送電極１１ａ₂ の各々は、水平電荷
転送６から数えて奇数番目にあたる電荷蓄積領域行中の
読出ゲート用チャネル４ａの各々を平面視上覆う。読出
兼用転送電極１１ａ₁ 、１１ａ₂ のうちで読出ゲート用
チャネル４ａを平面視上覆う部分は、その下の読出ゲー
ト用チャネル４ａと共に、読出ゲート４を構成する。

【０１５５】１本の電荷転送用チャネル３ａと各読出兼
用転送電極１１ａ₁ 、各読出兼用転送電極１１ａ₂ 、補
助転送電極１１ｃ₁ 、補助転送電極１１ｃ₂ または補助
転送電極１１ｃ₃ との平面視上の交差部は、全体として
電荷蓄積領域列方向Ｄに連なって、１本の垂直電荷転送
路３を構成する。

【０１５６】図示の固体撮像装置４０においても、第２
の実施例の固体撮像装置３０ａと同様に、読出兼用転送
電極１１ａ₁ 、１１ａ₂ に読出パルス（例えば１５Ｖ）
を印加したときでも埋込層４２ｂの電位を約０Ｖに容易
に維持することができる。読出パルスは駆動信号φＶ
１、φＶ２、φＶ３、φＶ４のいずれにも含まれる。

【０１５７】また、第２の実施例の固体撮像装置３０ａ
における理由と同様の理由から、残像のノイズの発生を
防止することができる。

【０１５８】さらに、第２の実施例による固体撮像装置
３０ａにおける理由と同様の理由から、読出兼用転送電
極１１ａ₁ 、１１ａ₂ に読出パルス（例えば１５Ｖ）を
印加したときに電荷転送用チャネル３ａとこれに隣接す
るチャネルストップ領域５とのｐｎ接合がブレークダウ
ンしてしまうことを防止することができる。ノイズの発
生を抑制することが可能になる。

【０１５９】読出パルスの電圧が１５Ｖ程度で、電荷蓄
積領域４２ａおよび高不純物濃度領域４２ｂ₁ における
不純物濃度がそれぞれ第２の実施例の固体撮像装置３０
ａについての説明の中で述べた範囲内である場合、埋込
層４２ｂと読出ゲート用チャネル４ａとの間に平面視上
介在する電荷蓄積領域４２ａの幅は、第２の実施例によ
る固体撮像装置３０ａにおける該当箇所の幅と同様に、
概ね０．３〜１．５μｍの範囲内で適宜選定可能であ
る。

【０１６０】また、チャネルストップ領域５と接する箇
所での低不純物濃度領域４２ｂ₂ の幅は、概ね０．１〜
０．４μｍの範囲内で適宜選定可能である。

【０１６１】ここで、本明細書でいう「チャネルストッ
プ領域と接する箇所での低不純物濃度領域の幅」とは、
低不純物濃度領域が接している箇所でのチャネルストッ
プ領域の延在方向に対して平面視上直交する方向につい
て求めた低不純物濃度領域の幅を意味する。本実施例に
よる固体撮像装置４０におけるように、電荷蓄積領域列
に沿ってチャネルストップ領域が蛇行しつつ延在する場
合には、該当する「低不純物濃度領域の幅」を求めるう
えで基準となる「チャネルストップ領域の延在方向」が
複数ある場合もある。

【０１６２】次に、第５の実施例による固体撮像装置に
ついて、図１４および図１５を用いて説明する。

【０１６３】図１４は、本実施例による固体撮像装置４
５における幾つかのフォトダイオードとその周辺を概略
的に示す平面図である。

【０１６４】図１５は、固体撮像装置４５におけるフォ
トダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チャ
ネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示す
平面図である。

【０１６５】図１４または図１５に示した構成要素のう
ちで図１１〜図１３に示した構成要素と機能上共通する
ものについては、図１１〜図１３で用いた参照符号と同
じ参照符号を付してその説明を省略する。

【０１６６】図１４においては、チャネルストップ領域
５の極く一部のみが示されている。図１５においては、
図面を解りやすくするために、チャネルストップ領域５
および低不純物濃度領域４２ｂ₂ にハッチングを付して
ある。

【０１６７】本実施例による固体撮像装置４５は、下記
(1）〜(7) の点で、第４の実施例による固体撮像装置４
０と大きく異なる。 (1) 個々のフォトダイオードの平面視上の形状がほぼ八
角形であり、個々の電荷蓄積領域４２ａの平面視上の形
状もほぼ八角形である。 (2) 電荷転送用チャネル３ａの各々が、対応する電荷蓄
積領域列に沿ってその右側を蛇行しつつ、電荷蓄積領域
列方向Ｄに延在する。 (3) 電荷蓄積領域４２ａとこれに対応する電荷転送用チ
ャネル３ａとの間に半導体ウエル領域１ｂの一領域が介
在し、この一領域のうちで電荷蓄積領域４２ａにおける
平面視上の右斜め下の辺に沿って延在する部分およびそ
の近傍が、読み第ゲート用チャネルとして機能する。半
導体ウエル領域１ｂの上記一領域は、電荷蓄積領域４２
ａの上流側および下流側において、チャネルストップ領
域５に平面視上接する。 (4) 列方向中心線ＣＬを基準線としたときに、電荷蓄積
領域列の各々に対応するチャネルストップ領域５が、こ
の電荷蓄積領域列に対応する電荷転送用チャネル３ａと
は反対の側において電荷蓄積領域列に沿って延在する。
ただし、電荷蓄積領域列方向Ｄに沿って相隣る２個の電
荷蓄積領域４２ａ同士の間においては、列方向中心線Ｃ
Ｌよりも更に図１５での右側に張り出して、これらの電
荷蓄積領域４２ａに対応する電荷転送用チャネル３ａと
接する。 (5) 高不純物濃度領域４２ｂ₁ が、電荷蓄積領域４２ａ
における平面視上の左斜め上の辺中の一領域に沿ってチ
ャネルストップ領域５に接し、この箇所を除いて、低不
純物濃度領域４２ｂ₂ が高不純物濃度領域４２ｂ₁ を平
面視上取り囲んでいる。 (6) 読出ゲート用チャネルに隣接する箇所およびその近
傍に加えて、フォトダイオード４２における平面視上の
左斜め下の辺および左の辺それぞれに沿ってその内側
に、埋込層４２ｂに覆われないままの電荷蓄積領域４２
ａが存在する。 (7) １行のフォトダイオード行あたり、１本の読出兼用
転送電極１１ａと１本の転送専用転送電極１１ｂとが配
設されている。読出兼用転送電極１１ａの各々は、対応
するフォトダイオード行の下流側をこのフォトダイオー
ド行に沿って蛇行しつつ延在する。転送専用転送電極１
１ｂの各々は、対応するフォトダイオード行の上流側を
このフォトダイオード行に沿って蛇行しつつ延在する。

【０１６８】上記(1) 〜(7) の点を除けば、固体撮像装
置４５は固体撮像装置４０と同様の構成を有する。

【０１６９】個々の読出兼用転送電極１１ａおよび個々
の転送専用転送電極１１ｂは、電荷転送用チャネル３ａ
の各々と平面視上交差する。１行の電荷蓄積領域行に対
応して形成された読出兼用転送電極１１ａと転送専用転
送電極１１ｂとは、右端（図示せず。）の電荷蓄積領域
列中の各電荷蓄積領域４２ａを除き、電荷蓄積領域行中
の電荷蓄積領域４２ａの各々を平面視上取り囲む。

【０１７０】また、読出兼用転送電極１１ａの各々は、
対応する電荷蓄積領域行中の読出ゲート用チャネルの各
々を平面視上覆う。読出兼用転送電極１１ａのうちで読
出ゲート用チャネルを平面視上覆う部分は、その下の読
出ゲート用チャネルと共に、読出ゲート４を構成する。

【０１７１】１本の電荷転送用チャネル３ａと各転送専
用転送電極１１ｂ、各読出兼用転送電極１１ａおよび図
示を省略した各補助転送電極１１ｃ₁ 、１１ｃ₂ 、１１
ｃ₃との平面視上の交差部は、全体として電荷蓄積領域
列方向Ｄに連なって、１本の垂直電荷転送路３を構成す
る。

【０１７２】図示の固体撮像装置４５においても、第２
の実施例の固体撮像装置３０ａと同様に、読出兼用転送
電極１１ａに読出パルス（例えば１５Ｖ）を印加したと
きでも埋込層４２ｂの電位を約０Ｖに容易に維持するこ
とができる。読出パルスは読出兼用転送電極１１ａの各
々に供給される。

【０１７３】また、第２の実施例の固体撮像装置３０ａ
における理由と同様の理由から、残像のノイズの発生を
防止することができる。

【０１７４】さらに、第２の実施例による固体撮像装置
３０ａにおける理由と同様の理由から、読出兼用転送電
極１１ａに読出パルス（例えば１５Ｖ）を印加したとき
に電荷転送用チャネル３ａとこれに隣接するチャネルス
トップ領域５とのｐｎ接合がブレークダウンしてしまう
ことを防止することができる。ノイズの発生を抑制する
ことが可能になる。

【０１７５】読出パルスの電圧が１５Ｖ程度で、電荷蓄
積領域４２ａおよび高不純物濃度領域４２ｂ₁ における
不純物濃度がそれぞれ第２の実施例の固体撮像装置３０
ａについての説明の中で述べた範囲内である場合、埋込
層４２ｂと読出ゲート用チャネルとの間に平面視上介在
する電荷蓄積領域４２ａの幅は、第２の実施例による固
体撮像装置３０ａにおける該当箇所の幅と同様に、概ね
０．３〜１．５μｍの範囲内で適宜選定可能である。

【０１７６】同様に、埋込層４２ｂとこれに対応するチ
ャネルストップ領域５との間に平面視上介在する電荷蓄
積領域４２ａの幅は、概ね０．１〜１．０μｍの範囲内
で適宜選定可能である。

【０１７７】以上、実施例による固体撮像装置について
説明したが、本発明はこれらの固体撮像装置に限定され
るものではない。

【０１７８】白黒撮像用の固体撮像装置では、カラーフ
ィルタが省略されるか、または、緑や青等の単色のカラ
ーフィルタが設けられる。

【０１７９】フォトダイオード等が形成される半導体基
板は、ｎ型半導体基板の一表面側にｐ型半導体ウエル領
域を形成したものの他、ｎ型半導体基板の一表面上にｐ
^- 型半導体のエピタキシャル成長層を形成したもの等で
あってもよい。さらには、電気絶縁性基板の表面に所望
の導電型の半導体層を形成し、この半導体層に所望の導
電型の不純物領域を形成するか、この半導体層上に所望
の導電型の半導体からなるエピタキシャル成長層を形成
したもの等であってもよい。

【０１８０】本明細書においては、半導体以外の材料か
らなる基板の一面にフォトダイオード、電荷転送用チャ
ネル等を形成するための半導体層を設けたものも、「半
導体基板」に含まれるものとする。

【０１８１】実施例による各固体撮像装置は、電子を電
荷として転送するタイプのものであるが、ホールを電荷
として転送するタイプの固体撮像装置を構成することも
可能である。その場合は、各領域の導電型をｐ型とｎ型
とで逆にすればよい。

【０１８２】フォトダイオード（電荷蓄積領域）の平面
視上の形状は、矩形（菱形を含む。）、全ての内角が鈍
角となっている五角形以上の多角形、内角に鋭角と鈍角
とが含まれる五角形以上の多角形、これらの角部に丸み
を付けた形状等、適宜選択可能である。

【０１８３】垂直電荷転送路を構成する電荷転送用チャ
ネルの平面視上の形状は、個々のフォトダイオードの平
面視上の形状、個々のフォトダイオードの配設仕様、目
的とする固体撮像装置の性能等に応じて適宜選択可能で
ある。

【０１８４】同様の観点から、読出兼用転送電極、転送
専用転送電極および補助転送電極の平面視上の形状も、
適宜選択可能である。

【０１８５】多数個のフォトダイオードあるいは多数個
の電荷蓄積領域を画素ずらし配置する場合でも、電荷転
送用チャネルを直線状に形成することができる。

【０１８６】フォトダイオードを構成する埋込層中の高
不純物濃度領域の平面視上の形状は、電荷蓄積領の平面
視上の形状、読出兼用転送電極の平面視上の形状、チャ
ネルストップ領域の平面視上の形状等に応じて適宜選定
可能である。このとき、残像のノイズの発生を抑制する
ことができ、かつ、電荷転送用チャネルとチャネルスト
ップ領域とのｐｎ接合がブレークダウンすることも抑制
することができるように、高不純物濃度領域の平面視上
の形状が選定される。

【０１８７】ここで問題とするｐｎ接合は、例えばエリ
ア・センサ用の固体撮像装置においては、次のｐｎ接合
である。すなわち、ある１列の電荷蓄積領域列を「電荷
蓄積領域列Ａ」、この電荷蓄積領域列Ａに対応する電荷
転送用チャネルを「チャネルＡ」、電荷蓄積領域列Ａの
隣の電荷蓄積領域列を「電荷蓄積領域列Ｂ」、この電荷
蓄積領域列Ｂに対応し、かつチャネルＡに隣接するチャ
ネルストップ領域を「チャネルストップＢ」としたとき
の、チャネルＡとチャネルストップＢとのｐｎ接合であ
って、その上に絶縁膜を介しただけで読出兼用転送電極
が配設されている箇所のｐｎ接合である。

【０１８８】電荷蓄積領域それぞれの上に埋込層を形成
する際に、例えば熱拡散によってチャネルストップＢの
表層にまで達してくるｐ型不純物の量を減らせば、問題
としているｐｎ接合のブレークダウンを抑制することが
できる。あるいは、ｐ型不純物が熱拡散によってチャネ
ルストップＢの表層にまで達することを阻止すれば、問
題としているｐｎ接合のブレークダウンを抑制すること
ができる。

【０１８９】そのためには、電荷蓄積領の平面視上の形
状、読出兼用転送電極の平面視上の形状、チャネルスト
ップ領域の平面視上の形状等に応じて、電荷蓄積領域上
の所定箇所に高不純物濃度領域を形成する。高不純物濃
度領域は、例えば、平面視上の形状が格子状となるよう
に形成することもできる。

【０１９０】高不純物濃度領域の周囲に低不純物濃度領
域を形成する場合、この低不純物濃度領域は、埋込層を
形成する際の熱処理に伴って必然的に起こる熱拡散で形
成されたものであってもよいし、イオン注入等の方法に
よって意図的に形成されたものであってもよい。低不純
物濃度領域を意図的に形成する場合、この低不純物濃度
領域における不純物濃度は、ほぼ一定であってもよい
し、高不純物濃度領域から離れるに従って徐々に、また
は段階的に低下していてもよい。

【０１９１】なお、半導体基板上に複数の電荷蓄積領域
列を並列に形成した場合、右端および左端のいずれか一
方の電荷蓄積領域列に対しては、上記のチャネルストッ
プＢに相当するチャネルストップが存在しない場合もあ
る。チャネルストップＢに相当するチャネルストップが
存在しない電荷蓄積領域列については、この電荷蓄積領
域列を構成する電荷蓄積領域それぞれの上に、上述した
ブレークダウンの抑制を考慮することなく、埋込層を形
成することも可能である。

【０１９２】実施例による固体撮像装置の各々は、いず
れも、エリア・センサとして利用することができるもの
であるが、電荷蓄積領域列の数を１〜４程度とすれば、
ライン・センサ（リニア・イメージセンサ）として利用
することも可能である。その場合、水平電荷転送路を省
略して、垂直電荷転送路の下流端に出力アンプを接続す
ることが可能である。この場合の垂直電荷転送路は、２
相駆動型のＣＣＤによって構成することもできる。

【０１９３】また、ライン・センサとして利用する場合
には、遮光膜やマイクロレンズをも省略することが可能
である。

【０１９４】実施例による固体撮像装置の各々において
配設されていた補助転送電極は、省略することも可能で
ある。最も下流のフォトダイオード行と水平電荷転送路
との間に、１フレーム分の電荷を蓄積することができる
ＣＣＤ蓄積部を設けることもできる。

【０１９５】垂直電荷転送路の駆動は、４相駆動の他、
３相駆動、８相駆動等、適宜変更可能である。また、走
査方法も、インターレース走査、プログレッシブ走査、
１／４間引き走査等、適宜選択可能である。

【０１９６】適用する走査方法あるいは駆動方法に伴っ
て、１行の電荷蓄積領域行あたり必要となる転送電極の
数が例えば２〜４本と異なってくる。したがって、１行
の電荷蓄積領域行行あたり配設すべき転送電極の本数
は、電荷蓄積領域行の配置仕様や垂直電荷転送路の駆動
方法等に応じて適宜変更可能である。

【０１９７】第１の実施例による固体撮像装置と第２の
実施例による固体撮像装置との対比から明らかなよう
に、読出兼用転送電極と転送専用転送電極とは、１行の
電荷蓄積領域行に対してどちらをも上流側に形成するこ
とができる。読出兼用転送電極を電荷蓄積領域行の上流
側に形成する場合、最も上流の電荷蓄積領域行に対応す
る読出兼用転送電極については、必要に応じて、その下
にダミー電極を形成することができる。ダミー電極の表
面に絶縁膜を形成し、その上に読出兼用転送電極を形成
することにより、この読出兼用転送電極と半導体基板１
とを十分に絶縁させることができる。その結果として、
読出兼用転送電極に読出パルス（例えば１５Ｖ）を印加
したときでも、埋込層の電位を約０Ｖに容易に維持する
ことができる。同様のことが、第４の実施例による固体
撮像装置およびこの固体撮像装置と同様の転送電極構造
を有する固体撮像装置についてもいえる。

【０１９８】縦型オーバーフロードレイン構造を付設す
ることもできる。これに伴って、電子シャッタ機能を付
与することができる。縦型オーバーフロードレイン構造
を付設するためには、例えば、ｐ型半導体ウエル領域と
その下のｎ型半導体基板とに逆バイアスを印加できる構
造を付加する。縦型オーバーフロードレイン構造に代え
て横型オーバーフロードレイン構造を付設してもよい。
縦型または横型のオーバーフロードレイン構造を付設す
ることにより、ブルーミングを抑制することが容易にな
る。

【０１９９】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能であることは当業者に自明であろう。

【０２００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトダイオードを利用した固体撮像装置におけるノイ
ズの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による固体撮像装置を模式的に示
す平面図である。

【図２】第１の実施例による固体撮像装置の製造工程を
示す基板断面図である。

【図３】図２に示した製造工程に続く製造工程を示す基
板断面図である。

【図４】第１の実施例による固体撮像装置を製造する過
程で埋込層を形成し終えた後の半導体基板を上から見た
基板平面図である。

【図５】第１の実施例による固体撮像装置を概略的に示
す断面図およびポテンシャル図である。

【図６】第２の実施例による固体撮像装置におけるフォ
トダイオード、垂直電荷転送路、水平電荷転送路および
出力アンプの配置を概略的に示す部分平面図である。

【図７】第２の実施例による固体撮像装置における幾つ
かのフォトダイオードとその周辺を拡大して概略的に示
す平面図である。

【図８】第２の実施例による固体撮像装置におけるフォ
トダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チャ
ネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示す
平面図である。

【図９】第３の実施例による固体撮像装置を概略的に示
す断面図である。

【図１０】第３の実施例による固体撮像装置におけるフ
ォトダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チ
ャネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示
す平面図である。

【図１１】第４の実施例による固体撮像装置におけるフ
ォトダイオード、垂直電荷転送路、水平電荷転送路およ
び出力アンプの配置を概略的に示す部分平面図である。

【図１２】第４の実施例による固体撮像装置における幾
つかのフォトダイオードとその周辺を概略的に示す平面
図である。

【図１３】第４の実施例による固体撮像装置におけるフ
ォトダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チ
ャネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示
す平面図である。

【図１４】第５の実施例による固体撮像装置における幾
つかのフォトダイオードとその周辺を概略的に示す平面
図である。

【図１５】第５の実施例による固体撮像装置におけるフ
ォトダイオード、電荷転送用チャネル、読出ゲート用チ
ャネルおよびチャネルストップ領域の配置を概略的に示
す平面図である。

【図１６】従来技術による固体撮像装置を概略的に示す
断面図およびポテンシャル図である。

【符号の説明】

１…半導体基板、 ２、３２、４２…フォトダイオー
ド、 ２ａ、３２ａ、４２ａ…電荷蓄積領域、 ２ｂ、
３２ｂ、４２ｂ…埋込層、 ２ｂ₁ 、３２ｂ₁ 、４２ｂ
₁ …高不純物濃度領域、 ２ｂ₂ 、３２ｂ₂ 、４２ｂ₂
…低不純物濃度領域、 ３…垂直電荷転送路、 ４…読
出ゲート、 ４ａ…読出ゲート用チャネル、 ５…チャ
ネルストップ領域、 ６…水平電荷転送路、 ７…出力
アンプ、１１ａ、１１ａ₁ 、１１ａ₂ …読出兼用転送電
極、 １１ｂ…転送専用転送電極、 ３０、３０ａ、３
５、４０、４５…固体撮像装置。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一表面側に半導体ウエル領域が形成され
   た半導体基板と、 前記半導体ウエル領域に形成された複数の電荷蓄積領域
   によって構成される電荷蓄積領域列であって、前記電荷
   蓄積領域の各々が前記半導体ウエル領域とは逆の導電型
   を有する電荷蓄積領域列と、 前記電荷蓄積領域列に近接して前記半導体ウエル領域に
   形成された電荷転送用チャネルであって、前記半導体ウ
   エル領域とは逆の導電型を有し、前記電荷蓄積領域列に
   沿って延在する電荷転送用チャネルと、 前記電荷蓄積領域の各々に１個ずつ対応して前記半導体
   ウエル領域に形成された読出ゲート用チャネルであっ
   て、各々が、前記半導体ウエル領域と同じ導電型を有す
   ると共に、対応する電荷蓄積領域と前記電荷転送用チャ
   ネルとに隣接する読出ゲート用チャネルと、 前記半導体ウエル領域に形成されたチャネルストップ領
   域であって、前記半導体ウエルと同じ導電型かつより高
   い不純物濃度を有し、少なくとも、前記電荷蓄積領域列
   の列方向中心線を基準線としたときに前記電荷転送用チ
   ャネルとは反対の側において該電荷蓄積領域列に沿って
   延在するチャネルストップ領域と、 前記読出ゲート用チャネルからは離れ、前記チャネルス
   トップ領域とは電気的に接続されつつ前記電荷蓄積領域
   それぞれの上に１つずつ形成されて該電荷蓄積領域と共
   に１個のフォトダイオードを構成する埋込層であって、
   各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型の高不純物濃
   度領域を含み、該高不純物濃度領域における不純物濃度
   がほぼ一定で、かつ、前記チャネルストップ領域におけ
   る不純物濃度よりも高く、前記列方向中心線を基準線と
   したときに前記電荷転送用チャネルとは反対の側に位置
   する少なくとも一領域において前記高不純物濃度領域が
   前記チャネルストップ領域から離れている埋込層とを有
   する固体撮像装置。
2. 【請求項２】 前記チャネルストップ領域が、前記電荷
   蓄積領域列方向に沿って相隣る２個の電荷蓄積領域同士
   の間において前記電荷蓄積領域列方向と交差する方向に
   延在し、前記電荷転送用チャネルにまで達する請求項１
   に記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 さらに、高不純物濃度領域がチャネルス
   トップ領域から離れている前記一領域に形成された低不
   純物濃度領域であって、前記高不純物濃度領域での不純
   物濃度より低い不純物濃度を有し、前記高不純物濃度領
   域に連なって該高不純物濃度領域よりも前記チャネルス
   トップ領域側に延在する低不純物濃度領域を有する請求
   項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 前記低不純物濃度領域での不純物濃度
   が、前記高不純物濃度領域から離れるに従って低下する
   請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 前記低不純物濃度領域が、前記半導体ウ
   エル領域と同じ導電型を有する請求項３または請求項４
   に記載の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 前記低不純物濃度領域が前記チャネルス
   トップ領域と接する請求項３〜請求項５のいずれかに記
   載の固体撮像装置。
7. 【請求項７】 高不純物濃度領域がチャネルストップ領
   域から離れている前記一領域において、前記高不純物濃
   度領域と前記チャネルストップ領域との間に、平面視
   上、前記電荷蓄積領域が介在する請求項１〜請求項６の
   いずれかに記載の固体撮像装置。
8. 【請求項８】 前記電荷蓄積領域と前記チャネルストッ
   プ領域との間に、前記半導体ウエル領域が介在する請求
   項１〜請求項７のいずれかに記載の固体撮像装置。
9. 【請求項９】 前記高不純物濃度領域における不純物濃
   度が１×１０¹⁸／ｃｍ³ 以上１×１０²⁰／ｃｍ³ 未満で
   ある請求項１〜請求項８のいずれかに記載の固体撮像装
   置。
10. 【請求項１０】 前記チャネルストップ領域における不
    純物濃度が１×１０ ¹⁶／ｃｍ³ 以上１×１０¹⁸／ｃｍ³
    未満である請求項１〜請求項９のいずれかに記載の固体
    撮像装置。
11. 【請求項１１】 前記半導体ウエル領域における不純物
    濃度が１×１０¹⁵／ｃｍ³ 以上１×１０¹⁷／ｃｍ³ 未満
    である請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の固体撮
    像装置。
12. 【請求項１２】 前記電荷蓄積領域における不純物濃度
    が１×１０¹⁵／ｃｍ ³ 以上１×１０¹⁷／ｃｍ³ 未満で、
    かつ、前記半導体ウエル領域における不純物濃度よりも
    高い請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の固体撮像
    装置。
13. 【請求項１３】 前記電荷蓄積領域列とこれに対応する
    前記電荷転送用チャネル、前記各読出ゲート用チャネ
    ル、前記チャネルストップ領域および前記各埋込層が１
    つのユニットを構成し、該ユニットと、各々が前記ユニ
    ットと同じ構成を有する複数のユニットとが前記半導体
    ウエル領域に並列に形成されている請求項１〜請求項１
    ２のいずれかに記載の固体撮像装置。
14. 【請求項１４】 一表面側に半導体ウエル領域が形成さ
    れた半導体基板と、 前記半導体ウエル領域に複数行、複数列に亘って行列状
    に形成された多数個の電荷蓄積領域であって、各々が前
    記半導体ウエル領域とは逆の導電型を有する多数個の電
    荷蓄積領域と、 電荷蓄積領域列の各々に１本ずつ、該電荷蓄積領域列に
    近接して前記半導体ウエル領域に形成された電荷転送用
    チャネルであって、前記半導体ウエル領域とは逆の導電
    型を有し、対応する電荷蓄積領域列に沿って延在する電
    荷転送用チャネルと、 前記電荷蓄積領域の各々に１個ずつ対応して前記半導体
    ウエル領域に形成された読出ゲート用チャネルであっ
    て、各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型を有し、
    対応する電荷蓄積領域に隣接すると共に、該電荷蓄積領
    域に対応する電荷転送用チャネルとも隣接する読出ゲー
    ト用チャネルと、 前記半導体ウエル領域に形成され、該半導体ウエルと同
    じ導電型かつより高い不純物濃度を有する１または複数
    のチャネルストップ領域であって、前記電荷蓄積領域列
    毎に該電荷蓄積領域列に沿って延在する一領域を含み、
    該一領域が、前記電荷蓄積領域列に対応する電荷転送用
    チャネルとはこの電荷蓄積領域列の列方向中心線を基準
    線としたときの反対の側に延在するチャネルストップ領
    域と、 前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成された多
    数本の読出兼用転送電極および転送専用転送電極であっ
    て、前記読出兼用転送電極の各々が、電荷蓄積領域行の
    各々に１本ずつ形成されて該電荷蓄積領域行に沿って延
    在すると共に該電荷蓄積領域行中の各電荷蓄積領域に対
    応する読出ゲート用チャネルの各々を平面視上覆い、前
    記転送専用転送電極の各々が、前記電荷蓄積領域行の各
    々に少なくとも１本ずつ形成されて該電荷蓄積領域行に
    沿って延在し、１行の電荷蓄積領域行に対応して形成さ
    れた前記読出兼用転送電極と前記転送専用転送電極と
    が、該電荷蓄積領域行中の電荷蓄積領域の各々を平面視
    上取り囲む多数本の読出兼用転送電極および転送専用転
    送電極と、 前記読出ゲート用チャネルからは離れ、前記チャネルス
    トップ領域とは電気的に接続されつつ前記電荷蓄積領域
    それぞれの上に１つずつ形成されて該電荷蓄積領域と共
    に１個のフォトダイオードを構成する埋込層であって、
    各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型の高不純物濃
    度領域を含み、該高不純物濃度領域における不純物濃度
    がほぼ一定で、かつ、前記チャネルストップ領域におけ
    る不純物濃度よりも高く、該高不純物濃度領域がその下
    の前記電荷蓄積領域に対応している読出兼用転送電極か
    ら平面視上離隔して形成されている埋込層とを有する固
    体撮像装置。
15. 【請求項１５】 さらに、前記高不純物濃度領域と前記
    読出兼用転送電極との平面視上の間に形成された低不純
    物濃度領域であって、前記高不純物濃度領域での不純物
    濃度よりも低い不純物濃度を有し、前記高不純物濃度領
    域に連なる低不純物濃度領域を有する請求項１４に記載
    の固体撮像装置。
16. 【請求項１６】 前記高不純物濃度領域と前記読出兼用
    転送電極との平面視上の間において、前記高不純物濃度
    領域と前記チャネルストップ領域との間に、平面視上、
    前記電荷蓄積領域が介在する請求項１４または請求項１
    ５に記載の固体撮像装置。
17. 【請求項１７】 前記電荷蓄積領域と前記チャネルスト
    ップ領域との間に、前記半導体ウエル領域が介在する請
    求項１４〜請求項１６のいずれかに記載の固体撮像装
    置。
18. 【請求項１８】 一表面側に半導体ウエル領域が形成さ
    れた半導体基板と、 前記半導体ウエル領域に複数行、複数列に亘って行列状
    に形成された多数個の電荷蓄積領域であって、各々が前
    記半導体ウエル領域とは逆の導電型を有する多数個の電
    荷蓄積領域と、 電荷蓄積領域列の各々に１本ずつ、該電荷蓄積領域列に
    近接して前記半導体ウエル領域に形成された電荷転送用
    チャネルであって、前記半導体ウエル領域とは逆の導電
    型を有し、対応する電荷蓄積領域列に沿って延在する電
    荷転送用チャネルと、 前記電荷蓄積領域の各々に１個ずつ対応して前記半導体
    ウエル領域に形成された読出ゲート用チャネルであっ
    て、各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型を有し、
    対応する電荷蓄積領域に隣接すると共に、該電荷蓄積領
    域に対応する電荷転送用チャネルとも隣接する読出ゲー
    ト用チャネルと、 前記半導体ウエル領域に形成され、該半導体ウエルと同
    じ導電型かつより高い不純物濃度を有する１または複数
    のチャネルストップ領域であって、前記電荷蓄積領域列
    毎に該電荷蓄積領域列に沿って延在する一領域を含み、
    該一領域が、前記電荷蓄積領域列に対応する電荷転送用
    チャネルとはこの電荷蓄積領域列の列方向中心線を基準
    線としたときの反対の側に延在するチャネルストップ領
    域と、 前記半導体基板上に電気的絶縁膜を介して形成された多
    数本の読出兼用転送電極であって、前記電荷蓄積領域行
    の各々に対してその直ぐ上流側を該電荷蓄積領域行に沿
    って延在する第１の読出兼用転送電極と、前記電荷蓄積
    領域行の各々に対してその直ぐ下流側を該電荷蓄積領域
    行に沿って延在する第２の読出兼用転送電極とを含み、
    １行の電荷蓄積領域行に対応して形成された前記第１の
    読出兼用転送電極と前記第２の読出兼用転送電極とが、
    該電荷蓄積領域行中の電荷蓄積領域の各々を平面視上取
    り囲む多数本の読出兼用転送電極と、 前記読出ゲート用チャネルからは離れ、前記チャネルス
    トップ領域とは電気的に接続されつつ前記電荷蓄積領域
    それぞれの上に１つずつ形成されて該電荷蓄積領域と共
    に１個のフォトダイオードを構成する埋込層であって、
    各々が前記半導体ウエル領域と同じ導電型の高不純物濃
    度領域を含み、該高不純物濃度領域における不純物濃度
    がほぼ一定で、かつ、前記チャネルストップ領域におけ
    る不純物濃度よりも高く、該高不純物濃度領域がその下
    の前記電荷蓄積領域を平面視上取り囲む第１の読出兼用
    転送電極および第２の読出兼用転送電極のいずれからも
    平面視上離隔して形成されている埋込層とを有する固体
    撮像装置。
19. 【請求項１９】 さらに、前記高不純物濃度領域の平面
    視上の周囲に形成された低不純物濃度領域であって、前
    記高不純物濃度領域での不純物濃度よりも低い不純物濃
    度を有し、前記高不純物濃度領域に連なると共に前記チ
    ャネルストップ領域にも連なる低不純物濃度領域を有す
    る請求項１８に記載の固体撮像装置。
20. 【請求項２０】 前記低不純物濃度領域での不純物濃度
    が、前記高不純物濃度領域から離れるに従って低下する
    請求項１９に記載の固体撮像装置。