JP2005175104A - 固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】
暗電流に起因するノイズが画像上に現れることを防止することができる固体撮像素子を提供する。
【解決手段】
画素領域の周囲に素子分離領域を設け、この素子分離領域の表面に電極を設けた固体撮像素子において、電極の近傍に、素子分離領域で発生する電子を排出するためのドレインを設けた。
【選択図】図1
暗電流に起因するノイズが画像上に現れることを防止することができる固体撮像素子を提供する。
【解決手段】
画素領域の周囲に素子分離領域を設け、この素子分離領域の表面に電極を設けた固体撮像素子において、電極の近傍に、素子分離領域で発生する電子を排出するためのドレインを設けた。
【選択図】図1
Description
本発明は、画素領域の周囲に素子分離領域を設け、この素子分離領域の表面に電極を設けた固体撮像素子に関するものである。
従来より、ビデオカメラや電子カメラをはじめとする撮像装置には固体撮像素子が用いられていた。
この固体撮像素子100は、図2に示すように、フォトダイオード101とレジスタ102とによって画素領域103を構成し、この画素領域103の周囲に素子分離領域105を形成していた。
この素子分離領域105は、Pウェル106の所定位置に設けたP型拡散領域で形成されており、このP型拡散領域が画素領域103と周囲の素子との間で電気的ポテンシャル障壁となることによって、画素領域103と周囲の素子とを電気的に離隔するようにしていた。
しかも、素子分離領域105の表面には、金属電極107を接続しており、この金属電極107を接地することによって素子分離領域105の電位を接地電位に固定していた。
このように、上記固体撮像素子100では、金属電極107を接地することによってフォトダイオード101で発生する正孔を画素領域103の外部へ排出するようにしていた（たとえば、特許文献１参照。）。
ここで、上記固体撮像素子100では、素子分離領域105の表面に絶縁膜108を形成した後に、この絶縁膜108の所定位置をエッチングすることによって素子分離領域105の表面を部分的に露出させ、その後、この素子分離領域105の露出面に金属電極107を接続していた。
特開平11-177078号公報
ところが、上記従来の固体撮像素子100にあっては、素子分離領域105の表面に金属電極107を形成する際に、絶縁膜108の所定位置をエッチングすることによって素子分離領域105の表面を露出させていた。
そのため、素子分離領域105の表面には、エッチングによるダメージによって結晶欠陥が生じ、この結晶欠陥に起因して発生する不必要な電子が暗電流となって画素領域103に混入するおそれがあった。
このように、暗電流が画素領域103に混入すると、フォトダイオード101やレジスタ102には、実際の光を光電変換した電子だけでなく、暗電流による不必要な電子までが蓄積されることとなる。
そのため、この電子を転送電極から映像信号として読み出すと、暗電流による不必要な電子が画像上にノイズとなって現れるおそれがあった。
そこで、請求項1に係る本発明では、画素領域の周囲に素子分離領域を設け、この素子分離領域の表面に電極を設けた固体撮像素子において、電極の近傍に、素子分離領域で発生する電子を排出するためのドレインを設けることとした。
また、請求項2に係る本発明では、ドレインは、画素領域を構成するフォトダイオードに隣接した素子分離領域に隣設することとした。
また、請求項3に係る本発明では、ドレインは、電極と素子分領域とをオーミック接合させるためのオーミック領域に隣設することとした。
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
請求項1に係る本発明では、画素領域の周囲に素子分離領域を設け、この素子分離領域の表面に電極を設けた固体撮像素子において、電極の近傍に、素子分離領域で発生する電子を排出するためのドレインを設けることにしたため、素子分離領域表面の結晶欠陥に起因して発生する不必要な電子が画素領域に混入することなくドレイン側へ掃き出されることになり、素子分離領域の結晶欠陥に起因する暗電流の発生を防止することができる。
また、請求項2に係る本発明では、ドレインは、画素領域を構成するフォトダイオードに隣接した素子分離領域に隣設することにしたため、素子分離領域の表面付近に発生する不必要な電子がフォトダイオードに混入することを防止することができる。
また、請求項3に係る本発明では、ドレインは、電極と素子分離領域とをオーミック接合させるためのオーミック領域に隣設することにしたため、特に結晶欠陥が発生しやすいオーミック領域の近傍から不必要な電子を画素領域の外部へ掃き出すことができる。
本発明に係る固体撮像素子は、光を電子と正孔とに光電変換すると共に、この電子を所定時間蓄積するフォトダイオードと、このフォトダイオードに蓄積した電子を電気的な映像信号として読み出すレジスタとを有しており、このフォトダイオードとレジスタとで画素領域を構成している。
また、画素領域の周囲には、画素領域と周囲の素子とを電気的に離隔する素子分離領域を有している。
この素子分離領域は、画素領域の周囲に設けた不純物拡散領域で形成しており、この不純物拡散領域が画素領域と周囲の素子との間で電気的ポテンシャル障壁となり、画素領域と周囲の素子とを電気的に離隔するようにしている。
また、素子分離領域の表面側の所定位置には局所的に高濃度に不純物を拡散させたオーミック領域を有しており、このオーミック領域の表面に金属電極を有している。
このように、高濃度に不純物を拡散させたオーミック領域の表面に金属電極を当接させることによってオーミック領域と金属電極とをオーミック接合させている。
また、金属電極は、接地することによって素子分離領域の電位を接地電位に固定することによってフォトダイオードで発生した正孔を画素領域の外部へ排出できるようにしている。
また、金属電極の近傍には、素子分離領域を構成する不純物拡領域とは逆導電型のドレインを設けている。
このように、金属電極の近傍にドレインを設けたことによって、素子分離領域の表面の結晶欠陥に起因して発生する不必要な電子をこのドレイン側へ掃き出すことができるようにしている。
尚、本技術は、固体撮像素子でフォトダイオードと素子分離領域とその表面に金属電極を備えるものであれば、CCD、CMOS等の製造プロセスによらないことは明らかである。
これにより、素子分離領域の表面付近に発生する不必要な電子が暗電流となって画素領域に混入することがなくなるため、暗電流に起因するノイズが表示画像上に現れることを未然に防止することができるようにしている。
また、ドレインは、フォトダイオードに隣接した素子分離領域に隣設することによって、フォトダイオードには、光を光電変換した電子だけが蓄積されることになるので、表示画像の画質を一層良好なものにすることができるようにしている。
さらに、ドレインは、オーミック領域に隣設することによって、特に結晶欠陥が発生しやすい領域であるオーミック領域と金属電極との接合部付近から不必要な電子を画素領域の外部へ掃き出すことができ、暗電流に起因するノイズが表示画像上に現れることを未然に防止することができるようにしている。
以下に、本発明に係る固体撮像素子について図面を参照しながら具体的に説明する。
固体撮像素子1は、図１に示すように、フォトダイオード2とレジスタ3とからなる画素領域4と、この画素領域4の周囲に設けた素子分離領域5と、この素子分離領域5に接続した金属電極6と、この金属電極6の近傍に設けたドレイン7とを有している。
フォトダイオード2は、N型半導体基板8の表面に設けたP型拡散領域からなるPウェル9と、このPウェル9の表面側に設けたN型拡散層10と、このN型拡散層の表面に設けたP型拡散領層11とによって形成している。
そして、このフォトダイオード2に光が入射すると、光はフォトダイオード2により光電変換され、このフォトダイオード2のPN接合部の空乏層に電子と正孔の対が発生し、このうち電子だけをフォトダイオードに所定時間蓄積する。
一方、正孔は、電位が低いほうへ移動する特性を有しているため、後述する金属電極6を通過して画素領域4の外部へ排出される。
レジスタは、Pウェル9の表面の所定位置に絶縁膜12を介して設けた読み出し電極13及び転送電極14と、この転送電極14の直下のPウェル9に設けたN型埋め込みチャネル15とによって形成している。
そして、読み出し電極13に電圧を印加することによってフォトダイオード2に蓄積した電子をN型埋め込みチャネル15に転送し、このN型埋め込みチャネル15に転送した電子を転送電極14から電気的な画像信号として出力するようにしている。
素子分離領域5は、フォトダイオード2のN型拡散層10及びレジスタ部3のN型埋め込みチャネル15とは逆導電型のP型拡散領域によって形成しており、このP型拡散領域が画素領域4と周囲の素子との間で電気的ポテンシャル障壁として働くことによって画素領域4を周囲の素子から電気的に離隔できるようにしている。
金属電極6は、素子分離領域5の表面に設けた絶縁膜12の所定位置をエッチングすることにより素子分離領域5の表面を露出させ、この露出させた素子分離領域5の表面に当接させて形成している。
また、金属電極6と接合する素子分離領域5の表面付近には、素子分離領域5よりも高濃度にP型不純物を拡散させたオーミック領域16を設けることによって素子分離領域5と金属電極6とをオーミック接合させている。
そして、この金属電極6を接地することで素子分離領域5の電位を接地電位に固定しており、これにより、フォトダイオード2で発生した正孔を画素領域4の外部へ排出するようにしている。
ドレイン7は、素子分離領域5と金属電極6との接合部近傍に設けたN型拡散領域によって形成しており、素子分離領域5と金属電極6との接合面の結晶欠陥に起因して発生する電子など、固体撮像素子1に入射する光とは無関係に発生する不必要な電子を画素領域4の外部へ掃き出すことができるようにしている。
つまり、素子分離領域5と金属電極6との接合面の結晶欠陥により発生する不必要な電子は、素子分離領域5の電気的ポテンシャル障壁を越えることができないため画素領域4に混入することができず、電気的ポテンシャル障壁がないドレイン7側へ掃き出されるようにしている。
そのため、この不必要な電子は、暗電流となって画素領域4に混入することがなくなり、この暗電流に起因するノイズが表示画像上に現れることを未然に防止することができる。
また、ドレイン7は、フォトダイオード2に隣接した素子分離領域5でオーミック領域16に隣設することにより、特に結晶欠陥が発生しやすいオーミック領域16と金属電極6との接合部近傍から不必要な電荷を集中的に画素領域4の外部へ掃き出すことができるので、暗電流に起因するノイズが表示画像上に現れることを未然に防止して、表示画像の画質を一層良好にすることができる。
1 固体撮像素子
2 フォトダイオード
3 レジスタ
4 画素領域
5 素子分離領域
6 金属電極
7 ドレイン
8 N型半導体基板
9 Pウェル
10 N型拡散層
11 P型拡散領層
12 絶縁膜
13 読み出し電極
14 転送電極
15 N型埋め込みチャネル
16 オーミック領域
2 フォトダイオード
3 レジスタ
4 画素領域
5 素子分離領域
6 金属電極
7 ドレイン
8 N型半導体基板
9 Pウェル
10 N型拡散層
11 P型拡散領層
12 絶縁膜
13 読み出し電極
14 転送電極
15 N型埋め込みチャネル
16 オーミック領域
Claims (3)
- 画素領域の周囲に素子分離領域を設け、この素子分離領域の表面に電極を設けた固体撮像素子において、
前記電極の近傍に、前記素子分離領域で発生する電子を排出するためのドレインを設けたことを特徴とする固体撮像素子。 - 前記ドレインは、前記画素領域を構成するフォトダイオードに隣接する前記素子分離領域に隣設したことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記ドレインは、前記電極と前記素子分離領域とをオーミック接合させるためのオーミック領域に隣設したことを特徴とする請求項1又は2に記載の固体撮像素子。
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| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|
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- 2003-12-10 JP JP2003411261A patent/JP2005175104A/ja active Pending
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- 2004-12-03 US US11/003,628 patent/US20050139769A1/en not_active Abandoned
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| WO2009066894A2 (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Siliconfile Technologies Inc. | Image sensor photodiode arrangement |
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