JP2009130305A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】特性の低下を伴うことなく、しかも比較的簡単に、遮光金属膜と基板表面との隙間での光の多重反射及び遮光膜の開口部からの回折光を原因とするスミアを低減させることのできる固体撮像素子を提供する。
【解決手段】受光電荷蓄積部2中央部での読み出しゲート15及びチャネル分離領域16の電位障壁を受光電荷蓄積部2周辺部での読み出しゲート15及びチャネル分離領域16の電位障壁より高くすることにより、感度や出力レベルが低下することなく、スミアを低減させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】受光電荷蓄積部2中央部での読み出しゲート15及びチャネル分離領域16の電位障壁を受光電荷蓄積部2周辺部での読み出しゲート15及びチャネル分離領域16の電位障壁より高くすることにより、感度や出力レベルが低下することなく、スミアを低減させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、高画素化された固体撮像装置に関する。
現在、固体撮像装置としては信号電荷の読み出しにCCD(電荷結合素子)を使用したものが主流となっている。
以下、図5,図6,図7を用いて従来の固体撮像装置について説明する。
以下、図5,図6,図7を用いて従来の固体撮像装置について説明する。
図5は従来のCCD個体撮像装置の構成を示す図、図6は従来のCCD個体撮像装置に係るCCD撮像素子の撮像面の構成を示す図、図7は従来のCCD撮像装置のスミア発生工程を示す図である。
この固体撮像装置は、図5に示すように、入力した光を信号電荷に変換して蓄積する受光電荷蓄積部を2次元配置し、蓄積された信号電荷を垂直CCD及び水平CCDを通して取り出すものである。固体撮像装置の平面及び断面図を図6に示す。固体撮像装置は、光電変換によって信号電荷を得るための受光電荷蓄積部2を形成したシリコン基板1上に絶縁膜3を介して転送電極4が形成され、さらに、層間絶縁膜5、ならびにシリコン酸化膜6、受光電荷蓄積部2上方に開口を有する遮光金属膜8、表面保護膜9、平坦化膜10、カラーフィルタ11、およびマイクロレンズ12が順に積層された構造を有している。受光電荷蓄積部2は転送電極から成るCCD部と交互に並ぶように2次元的に配置されており、一対の受光電荷蓄積部2とCCD部が一画素を構成している。マイクロレンズ12で集光された入射可視光は、カラーフィルタ11により、画素ごとに赤色光(R)、緑色光(G)、および青色光(B)の3原色に分離される。分離された赤色光はR用受光電荷蓄積部に入射され、緑色光はG用受光電荷蓄積部に入射され、青色光はB用受光電荷蓄積部に入射される。このような固体撮像装置においては、シリコン酸化膜6、ならびに表面保護膜9や平坦化膜10として用いられるシリコン酸化膜系材料とシリコン基板1の屈折率の差により、シリコン基板1表面において入射光が反射するために受光電荷蓄積部2まで到達する光が損失し、感度の低下を招くため、受光電荷蓄積部2の上方にシリコン窒化膜からなる反射防止膜7を設けることにより、多重干渉効果を利用して入射光の反射を低減し、感度の向上を図られている。一方、このようなCCD撮像素子を用いて撮影を行う際に画質の劣化を招く現象のひとつに、スミアと呼ばれるものがある。図7を例にとってスミアの発生原因を列挙すると、次の通りである。
(1)遮光金属膜8に入射した光が、遮光金属膜8を透過して電荷転送部13に直接入り込んでしまうこと。
(2)受光電荷蓄積部2の深部(P―Well近傍)で光電変換された信号電荷が、電荷転送部13に拡散してしまうこと。
(3)受光電荷蓄積部2の遮光金属膜開口部分で受光した光Lの一部が、遮光金属膜8とシリコン基板1の表面との隙間で多重反射することにより、電荷転送部13に直接入り込んでしまうこと。
(4)受光電荷蓄積部2付近に広がった回折光で光電変換された信号電荷が、電荷転送部13に拡散してしまうこと。
(1)遮光金属膜8に入射した光が、遮光金属膜8を透過して電荷転送部13に直接入り込んでしまうこと。
(2)受光電荷蓄積部2の深部(P―Well近傍)で光電変換された信号電荷が、電荷転送部13に拡散してしまうこと。
(3)受光電荷蓄積部2の遮光金属膜開口部分で受光した光Lの一部が、遮光金属膜8とシリコン基板1の表面との隙間で多重反射することにより、電荷転送部13に直接入り込んでしまうこと。
(4)受光電荷蓄積部2付近に広がった回折光で光電変換された信号電荷が、電荷転送部13に拡散してしまうこと。
これらの原因のうち、(1)と(2)の原因によるスミアの発生は、遮光金属膜厚8及び受光電荷蓄積部2を取り囲むP−WELL濃度を最適化することで回避可能である。そこで、現在スミアの最大の発生原因とされるのは、(3)に挙げた遮光金属膜8とシリコン基板1表面との隙間での光の多重反射と(4)の受光電荷蓄積部2付近に広がった回折光で光電変換された信号電荷が、受光電荷蓄積部2に拡散してしまうことである。図6に示すように、遮光金属膜8の開口形状が矩形な場合は、図6内の点線で示すように同心円状の回折光強度分布となり開口部中心付近の回折光強度が最も強くなる。
他方、高画素化に伴い遮光金属膜8の面積が縮小するに伴い、シリコン基板1の表面上で電荷転送部13からの距離をできるだけ離れた位置までを遮光金属膜8で覆う(即ち受光電荷蓄積部2と開口部分との間の距離を大きくする)ことをおこなうと、電荷転送部13に到達する光量が減少する。そこで、受光電荷蓄積部2と開口部分との間の距離を大きくすることなく(即ち開口部分の面積を小さくしたり受光電荷蓄積部2の幅を狭くしたりすることなく)、転送電極4と開口部分との間の距離(即ち、転送電極4と、開口部分を画する遮光金属膜8のような遮光材料の端との間の距離)のほうを従来の撮像素子よりも大きくする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−200331号公報
しかしながら、高画素化に伴い遮光金属膜8の開口部が狭くなっても転送電極4と、開口部分を画する遮光金属膜8のような遮光材料の端との間の距離は縮小することが出来ないため、開口幅が狭くなり、回折効果により受光電荷蓄積部2の中央付近の深部で光電変換された信号電荷が電荷転送部13に拡散することが促進され、発生するスミア成分が大きくなる。また同時に、高画素化により遮光金属膜8と受光電荷蓄積部2との間の距離が縮小され、受光電荷蓄積部2の開口部分で受光した光Lの一部が、遮光金属膜8とシリコン基板1の表面との隙間で多重反射し、電荷転送部13に直接入り込んでしまうスミア成分も増大する。また、高画素化に伴い、受光電荷蓄積部1の開口部分の面積が小さくなる(即ち開口率が低下する)ので、CCD撮像素子の重要な特性である感度が低下してしまう。
このように、電荷転送部13と開口部分との間の距離を大きくすることには、撮像素子の重要な特性である感度や出力レベルが低下するという不都合が伴っていた。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、感度や出力レベルが低下することなく、スミアを低減させることを目的とする。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、感度や出力レベルが低下することなく、スミアを低減させることを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の固体撮像装置は、入射光を信号電荷に変換して取り出す固体撮像素子を画素ごとに2次元配置して構成される固体撮像装置であって、前記固体撮像素子が、基板表面に形成されて前記入射光を前記信号電荷に変換して蓄積する受光電荷蓄積部と、前記受光電荷蓄積部の受光部上を開口して前記固体撮像素子上に形成される遮光金属膜と、前記基板表面に前記受光電荷蓄積部に隣接して形成されて前記信号電荷の読み出しを制御する読み出しゲートと、前記基板表面の前記読み出しゲートと前記受光電荷蓄積部を挟んで対向する位置に形成されて前記各画素を分離するチャネル分離領域と、前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域に隣接して前記基板上に設けられて前記信号電荷の読み出しと転送を行う第1の転送電極と、前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域に隣接し前記第1の転送電極と少なくとも一部を接して設けられて前記信号電荷の転送を制御する第2の転送電極とを有し、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁より高くすることを特徴とする。
また、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入幅を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入幅より広くすることにより、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁より高くすることを特徴とする。
また、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入量を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入量より高くすることにより、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁より高くすることを特徴とする。
また、前記第1の転送電極及び前記第2の転送電極の前記受光電荷蓄積部中央部での転送方向に垂直な方向の電極幅が、前記受光電荷蓄積部周辺部での電極幅より広いことを特徴とする。
また、前記受光電荷蓄積部中央部での転送方向に垂直な方向の電極幅が前記受光電荷蓄積部周辺部での電極幅より0.1um以上広いことを特徴とする。
また、前記開口部中央部の転送方向に垂直な方向の開口幅が前記開口部周辺部の開口幅より狭いことを特徴とする。
また、前記開口部中央部の転送方向に垂直な方向の開口幅が前記開口部周辺部の開口幅より狭いことを特徴とする。
また、前記開口部中央部での転送方向に垂直な方向の開口幅が前記開口部周辺部の開口幅より0.1um以上狭いことを特徴とする。
また、前記開口部中央部の転送方向に垂直な方向及び転送方向に平行な方向の開口幅が、それぞれ、開口部周辺部の転送方向に垂直な方向及び転送方向に平行な方向の開口幅より狭いことを特徴とする。
また、前記開口部中央部の転送方向に垂直な方向及び転送方向に平行な方向の開口幅が、それぞれ、開口部周辺部の転送方向に垂直な方向及び転送方向に平行な方向の開口幅より狭いことを特徴とする。
以上により、感度や出力レベルが低下することなく、スミアを低減させることができる。
以上のように、受光電荷蓄積部中央部での読み出しゲート及びチャネル分離領域の電位障壁を受光電荷蓄積部周辺部での読み出しゲート及びチャネル分離領域の電位障壁より高くすることにより、高画素化に伴い開口部が狭くなった際に開口部中心付近の回折効果により電荷転送部近傍で光電変換された信号電荷が拡散転送部に拡散することを防止できる。また同時に、受光電荷蓄積部の開口部分で受光した光の一部が、遮光金属膜とシリコン基板の表面との隙間で多重反射することにより、電荷転送部に直接入り込んでしまうことを防止するとともに、回折光の広がりの影響が少ない開口部周辺の入射光を光電荷蓄積部で光電変換することで、感度を低下させることなくスミア成分を低減することが可能となる。
本発明の固体撮像装置は、2次元配置された各個体撮像素子において、入射光強度が強くなる受光電荷蓄積部と転送電極との隣接領域の中央部(以下、受光電荷蓄積部中央部と称す)での読み出しゲート及びチャネル分離領域の電位障壁を高くし、入射光強度が弱くなる受光電荷蓄積部と転送電極との隣接領域の周辺部(以下、受光電荷蓄積部周辺部と称す)での読み出しゲート及びチャネル分離領域の電位障壁を低くすることで、受光電荷蓄積部中央部の電位障壁が高くすることにより感度を確保しながら、受光電荷蓄積部周辺部の電位障壁を低くすることによりスミアを低減することができる。
以下、本発明の実施の形態における電位障壁を調整する固体撮像装置について、図面を参照して具体的に説明する。
(実施の形態1)
電荷転送部を4相駆動方式で駆動すると共に画素から出力部にまでインターライントランスファ(IT)方式で信号電荷を転送するCCD撮像素子に本発明を適用した例について説明する。
(実施の形態1)
電荷転送部を4相駆動方式で駆動すると共に画素から出力部にまでインターライントランスファ(IT)方式で信号電荷を転送するCCD撮像素子に本発明を適用した例について説明する。
図1は実施の形態1のCCD個体撮像装置に係るCCD撮像素子の撮像面の構成を示す平面図であり、こうしたCCD撮像素子の撮像面の表面構造の一例を示す断面部分の平面図である。各画素毎に、フォトダイオードから成るセンサ部(受光電荷蓄積部2)から垂直CCD(電荷転送部13)への信号電荷の読み出しと電荷転送部13内での信号電荷の転送との両方に使用されるポリシリコン等から成り、基板上に形成される転送電極4と、この読み出しには使用されずに信号電荷の転送制御にのみ使用されるポリシリコン等から成り、基板上に形成される転送電極18とが設けられている。CCD撮像素子のシリコン基板表面付近において転送電極4の下側の基板表面部分には、信号電荷の転送を制御する読み出しゲート(ROG)15が形成されている。電荷転送部13及び転送電極4,18は遮光金属膜(図示せず)で覆われており、この遮光金属膜により、受光電荷蓄積部2の開口部分20が画されている。垂直転送方向(図の縦方向)上の各画素列の間である読み出しゲート15を介した受光電荷蓄積部2の反対側には、各画素を分離するチャネル分離領域16が設けられている。このCCD撮像素子の各画素の転送電極4部分での水平転送方向(図の横方向)に沿った断面構造は、図6に示したのと同様である。受光電荷蓄積部2には、暗電流ショットノイズを抑制するための濃いP形の不純物領域17(図6参照)が基板表面付近に存在すると共に、その下側に信号電荷の蓄積のためのN形の不純物領域が存在している。このように不純物が分布された受光電荷蓄積部2は、転送電極4,18の形成前に、イオンインプランテーションによりN形の不純物を導入する工程と、BのイオンインプランテーションによりP形の不純物を導入する工程との2つの工程を経て形成されたものである。そして読み出しゲート(ROG)15及びチャネル分離領域16もBのイオンインプランテーションによりP形の不純物を導入することで形成される。
図3及び図4は、こうしたCCD撮像素子におけるフィールド読み出し方式(2画素混合読み出し方式)での信号電荷の読み出し動作の一例を示しており、このうち図4は隣り合う2つの画素に対応する部分のポテンシャル図であり、電荷転送部13のうち垂直転送方向上で隣り合う2つの画素の転送電極4,18の下側の部分のポテンシャル図を示す。図3は隣り合う2つの画素の転送電極への印加電圧のレベルの変化を示すタイミングチャートであり、これらの画素の転送電極4,18への印加電圧のレベルの変化を示すタイミングチャートである。尚、これらの図では、隣り合う2つの画素の転送電極4及び18のうち、一方の画素(画素(A)とする)の転送電極4,18をそれぞれ電極(1),(2)とし、残りの一方の画素(画素(B)とする)の転送電極4,18をそれぞれ電極(3),(4)としている。
図3に示すように、まず、時刻T0に、電極(1),(2),(3),(4)への印加電圧のレベルをそれぞれ所定の中間レベルM,低レベルL,M,Lとした後、時刻T1に、電極(1)への印加電圧のレベルを所定の高レベルHにすることにより、画素(A)において、電荷転送部13(図6参照)のうち電極(1)の下側の部分のポテンシャルと読み出しゲート15(図1参照)のポテンシャルとを深くする。これにより、図4に示すように、画素(A)において、受光電荷蓄積部2から信号電荷が読み出されて電荷転送部13のうち電極(1)の下側の部分に蓄積される。続いて時刻T2に電極(1)への印加電圧レベルをMに戻した後、時刻T3に、電極(3)への印加電圧レベルをHにすることにより、画素(B)において、電荷転送部13のうち電極(3)の下側の部分のポテンシャルとROGのポテンシャルとを深くする。これにより、図4に示すように、画素(B)において、受光電荷蓄積部2から信号電荷が読み出されて電荷転送部13のうち電極(3)の下側の部分に蓄積される。
図1(a)は、本発明を適用した場合における1画素分の表面構造の一例を示すものであり、この例では、受光電荷蓄積部2中心付近の信号電荷の読み出しに使用される転送電極4及び18と遮光金属膜8(図6参照)によって画された受光電荷蓄積部2の開口部20との間の距離d1は従来とほぼ同じであるが、転送電極4および転送電極18の受光電荷蓄積部2の中央付近での電極幅が受光電荷蓄積部2の周辺部の電極幅幅よりも広くする。この例では、転送電極4および転送電極18の受光電荷蓄積部2の中央付近での電極幅が受光電荷蓄積部2の周辺部での電極幅よりも広くすることに加えて、転送電極4および転送電極18の受光領域中央部での不純物濃度が、転送電極4および転送電極18の受光領域周辺部での不純物濃度よりも高くする。ここで、読み出しゲートのための電位障壁形成に要する注入量、注入エネルギーおよびチャネル分離領域を形成するために注入量、注入エネルギーは各々独立にマスク合わせし、Bのイオンプランテーションにより行う。
この図1(a)の例によれば、受光電荷蓄積部2の入射光強度が最も強い領域で電位障壁(ポテンシャル)としての役割のみを有する転送電極4および転送電極18の受光領域中央部で分の不純物濃度が高くなる。さらに、転送電極位置で決まる遮光膜の開口と電荷転送部間距離が拡大することで、この部分が電位障壁としての役割を十分に果たすようになり、スミアが一層低減するようになる。その一方、受光電荷蓄積部2の入射光強度が最も弱い領域である受光電荷蓄積部周辺では読み出しゲート及びチャネル分離領域の電位障壁(ポテンシャル)を低く設計することで受光電荷蓄積部2の入射光を最大に捕獲することにより感度低下を最小化することができる。図1(a)の例では、転送電極4および転送電極18の受光電荷蓄積部2の中央付近での電極幅が受光電荷蓄積部2の周辺部の電極幅よりも広くなっていることに加えて、転送電極4および転送電極18の受光領域中央部での不純物濃度が、転送電極4および転送電極18の受光領域周辺部での不純物濃度よりも高くしているが、図1(b)に示すように、読み出し部ゲート及びチャネル分離領域の不純物濃度を同じにして、転送電極4および転送電極18の受光領域中央部の注入領域幅が、転送電極4および転送電極18の受光領域周辺部の注入領域幅よりも広げても、受光電荷蓄積部中央部の入射光強度が強い領域で発生するスミアを抑制しながら、入射光強度の弱い受光電荷蓄積部周辺での入射光を集光することで感度低下を最小化することができる。
この図1(a)及び図1(b)の例によれば、回折現象により入射光強度の強い受光電荷蓄積部2中心付近の転送電極4,18と開口部20間の距離(開口幅)を十分確保し、受光電荷蓄積部2への入射光強度分布に応じて電位障壁(ポテンシャル)を形成することで、効果的に回折現象による電荷転部での光電変換発生確率が低減する。同時に遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多重反射を原因とするスミアが低減する。その一方で、入射光強度が弱い受光電荷蓄積部2周辺付近の2次的に開口幅を広くすることで、開口幅が狭くして回折効果によるスミア量を抑制しながら、撮像素子の重要な特性である感度や出力レベルの低下を補うことができる。本発明の実施の形態では、読み出しに使用している転送電極4及び18各々の受光電荷蓄積部中央付近の電極幅を受光部周辺の電極幅に対して広く形成しているが、読み出し電極単独または、転送のみに用いている電極単独の受光部中央と受光部周辺の画素寸法を変えるだけでもスミア特性改善効果がある。
(実施の形態2)
図2は実施の形態2のCCD個体撮像装置に係るCCD撮像素子の撮像面の構成を示す平面図である。
(実施の形態2)
図2は実施の形態2のCCD個体撮像装置に係るCCD撮像素子の撮像面の構成を示す平面図である。
まず、図2(a)では、受光電荷蓄積部2中央部の信号電荷の読み出しに使用される転送電極4及び18と遮光金属膜8(図6参照)によって画された受光電荷蓄積部2の開口部20における開口幅c1は従来とほぼ同じであるが、受光電荷蓄積部2周辺部の信号電荷の読み出しに使用される転送電極4及び18と遮光金属膜8によって画された受光電荷蓄積部2の開口幅c2のほうは、開口幅c1よりも大きくなっている。
この図2(a)の例によれば、図6の点線で示した回折現象により入射光強度の強い受光電荷蓄積部2中央部の電荷転送部と開口部分間の距離を十分確保することで、効果的に回折効果による入射光広がりによる電荷転送部での光電変換発生が低減される。あわせて、遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多重反射を原因とするスミアが低減する。その一方で、入射光強度が弱い受光電荷蓄積部2周辺部の開口幅c2を広くすることで、撮像素子の重要な特性である感度や出力レベルの低下を補うことができる。受光電荷蓄積部2に入射する波長が最も長い光は赤色であるが、高画素化により開口幅が赤色波長(660nm)と同じ程度以下に狭くなると、開口幅c1と開口幅c2との差が0.1um以上でも、感度低下を抑制しながらスミアを低減することができる。
図2(b)は、本発明を適用した場合における1画素分の表面構造の一例を示すものであり、この例では、受光電荷蓄積部2中央部の信号電荷の読み出しに使用される転送電極4及び18と遮光金属膜8(図6参照)によって画された受光電荷蓄積部2の電荷読み出し方向(電荷転送方向に垂直な方向)及び電荷転送方向の開口幅c1、c3は従来とほぼ同じであるが、受光電荷蓄積部1周辺付近の信号電荷の読み出しに使用される転送電極4及び18と遮光金属膜8(図6参照)によって画された受光電荷蓄積部2の開口幅d2および転送方向の開口幅d4のほうは、距離c1、c3よりも大きくなっている。図2(b)の例によれば、回折現象により入射光強度の強い受光電荷蓄積部2中央部の電荷転送部と開口部分間の距離(開口幅)を十分確保することで、効果的に回折現象による電荷転部での光電変換発生確率が低減する。あわせて、遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多重反射を原因とするスミアが低減する。その一方で、入射光強度が弱い受光電荷蓄積部2周辺部の開口幅を広くすることで、開口幅が狭くなって回折現象によるスミアを効果的に低減しながら撮像素子の重要な特性である感度や出力レベルの低下を補うことができる。
尚、以上の各実施の形態では電荷転送部を4相駆動方式で駆動するCCD撮像素子に本発明を適用しているが、これに限らず、例えば、電荷転送部を2相駆動方式や3相駆動方式で駆動するCCD撮像素子に本発明を適用してもよい。また、以上の各実施の形態ではインターライントランスファ方式で信号電荷を転送するCCD撮像素子に本発明を適用しているが、これに限らず、例えば、フレームインターライントランスファ(FIT)方式で信号電荷を転送するCCD撮像素子に本発明を適用してもよい。
また、以上の各実施の形態ではCCD撮像素子に本発明を適用しているが、その他の固体撮像素子に本発明を適用してもよい。また、本発明は、以上の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の構成をとりうることはもちろんである。
具体的には、図示はしないが受光電荷蓄積部周辺幅が受光電荷蓄積部中央部幅より狭く設計されており、受光電荷蓄積部周辺での電荷発生位置が受光電荷蓄積部中央部の電荷発生位置からはなれている場合も本発明を適用することができる。
本発明は、感度や出力レベルが低下することなく、スミアを低減させることができ、高画素化された固体撮像装置等に有用である。
1 シリコン基板
2 受光電荷蓄積部
3 絶縁膜
4 転送電極
5 層間絶縁膜
6 シリコン酸化膜
7 反射防止膜
8 遮光金属膜
9 表面保護膜
10 平坦化膜
11 カラーフィルタ
12 マイクロレンズ
13 電荷転送部
15 読み出しゲート
16 チャネル分離領域
17 不純物領域
18 転送電極
20 開口部
2 受光電荷蓄積部
3 絶縁膜
4 転送電極
5 層間絶縁膜
6 シリコン酸化膜
7 反射防止膜
8 遮光金属膜
9 表面保護膜
10 平坦化膜
11 カラーフィルタ
12 マイクロレンズ
13 電荷転送部
15 読み出しゲート
16 チャネル分離領域
17 不純物領域
18 転送電極
20 開口部
Claims (8)
- 入射光を信号電荷に変換して取り出す固体撮像素子を画素ごとに2次元配置して構成される固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、
基板表面に形成されて前記入射光を前記信号電荷に変換して蓄積する受光電荷蓄積部と、
前記受光電荷蓄積部の受光部上を開口して前記固体撮像素子上に形成される遮光金属膜と、
前記基板表面に前記受光電荷蓄積部に隣接して形成されて前記信号電荷の読み出しを制御する読み出しゲートと、
前記基板表面の前記読み出しゲートと前記受光電荷蓄積部を挟んで対向する位置に形成されて前記各画素を分離するチャネル分離領域と、
前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域に隣接して前記基板上に設けられて前記信号電荷の読み出しと転送を行う第1の転送電極と、
前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域に隣接し前記第1の転送電極と少なくとも一部を接して設けられて前記信号電荷の転送を制御する第2の転送電極と
を有し、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁より高くすることを特徴とする固体撮像装置。 - 前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入幅を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入幅より広くすることにより、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁より高くすることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入量を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の不純物注入量より高くすることにより、前記受光電荷蓄積部中央部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁を前記受光電荷蓄積部周辺部の前記読み出しゲート及び前記チャネル分離領域の電位障壁より高くすることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記第1の転送電極及び前記第2の転送電極の前記受光電荷蓄積部中央部での転送方向に垂直な方向の電極幅が、前記受光電荷蓄積部周辺部での電極幅より広いことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記受光電荷蓄積部中央部での転送方向に垂直な方向の電極幅が前記受光電荷蓄積部周辺部での電極幅より0.1um以上広いことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。
- 前記開口部中央部の転送方向に垂直な方向の開口幅が前記開口部周辺部の開口幅より狭いことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の固体撮像装置。
- 前記開口部中央部での転送方向に垂直な方向の開口幅が前記開口部周辺部の開口幅より0.1um以上狭いことを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。
- 前記開口部中央部の転送方向に垂直な方向及び転送方向に平行な方向の開口幅が、それぞれ、開口部周辺部の転送方向に垂直な方向及び転送方向に平行な方向の開口幅より狭いことを特徴とする請求項6記載の固体撮像装置。
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JP2007306677A JP2009130305A (ja) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | 固体撮像装置 |
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