JP2010080791A - Solid-state image sensing device and electronic instrument - Google Patents

Solid-state image sensing device and electronic instrument Download PDF

Info

Publication number
JP2010080791A
JP2010080791A JP2008249239A JP2008249239A JP2010080791A JP 2010080791 A JP2010080791 A JP 2010080791A JP 2008249239 A JP2008249239 A JP 2008249239A JP 2008249239 A JP2008249239 A JP 2008249239A JP 2010080791 A JP2010080791 A JP 2010080791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vertical
unit
transfer channel
vertical transfer
receiving sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2008249239A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keita Suzuki
啓太 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2008249239A priority Critical patent/JP2010080791A/en
Publication of JP2010080791A publication Critical patent/JP2010080791A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image sensing device whose transfer efficiency is improved by inhibiting the occurrence of a potential barrier associated with the sliming of a vertical transfer channel and an electronic instrument using the same. <P>SOLUTION: The solid-state image sensing device has multiple light-receiving sensor parts 12 formed in the horizontal and vertical directions of a substrate 15, a reader 11 for reading the signal charges accumulated in the light-receiving sensor parts 12, and a vertical transfer channel 10 for transferring the signal charges red in the vertical direction. In addition, the device has a horizontal element separator 20 formed on the other side of the horizontal direction of the light-receiving senso part 12 and a vertical element separator 13 formed on the both sides of the vertical direction of the light-receiving sensor part 12. Also, the device has a potential controller 14 formed between the vertical element separator 13 and at least one vertical transfer channel 10 of the vertical transfer channels 10 adjacent to the both ends of the vertical element separator 13. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)型の固体撮像装置、及び当該固体撮像装置を備えた電子機器に関する。   The present invention relates to, for example, a CCD (Charge Coupled Device) type solid-state imaging device and an electronic apparatus including the solid-state imaging device.

固体撮像装置として、電荷結合素子(CCD)による固体撮像装置が知られている。このCCD型の固体撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成、蓄積する光電変換素子、すなわちフォトダイオード(PD;Photo Diode)により受光センサ部が、複数個2次元マトリクス状に配列されて構成されている。この複数の受光センサ部のフォトダーオードに入射する被写体の光信号に基づいて信号電荷が発生し、蓄積される。蓄積された信号電荷は、受光センサ部の列毎に配置した垂直転送レジスタにより垂直方向に転送されると共に、CCD構造の水平転送レジスタによって水平方向に転送される。そして、水平方向に転送された信号電荷は、電荷−電圧変換部を有する出力部から被写体の画像情報として出力される。   A solid-state imaging device using a charge coupled device (CCD) is known as a solid-state imaging device. In this CCD type solid-state imaging device, a plurality of light receiving sensor units are arranged in a two-dimensional matrix by photoelectric conversion elements that generate and store signal charges corresponding to the amount of received light, that is, photodiodes (PDs). It is configured. Signal charges are generated and accumulated based on the optical signal of the subject incident on the photodiodes of the plurality of light receiving sensor units. The accumulated signal charges are transferred in the vertical direction by a vertical transfer register arranged for each column of the light receiving sensor unit, and transferred in the horizontal direction by a horizontal transfer register having a CCD structure. The signal charges transferred in the horizontal direction are output as image information of the subject from an output unit having a charge-voltage conversion unit.

このような構造を有するCCD型の固体撮像装置においては、近年、画素サイズの微細化に伴って、様々な問題点が出てきている。下記特許文献1では、画素サイズの縮小化に伴う細線化により、信号電荷の読み出し効率が悪化してしまうのを防ぐための構成が記載されている。
特開2006−319184号公報
In the CCD type solid-state imaging device having such a structure, various problems have recently emerged as the pixel size is reduced. The following Patent Document 1 describes a configuration for preventing signal charge read efficiency from deteriorating due to thinning accompanying reduction in pixel size.
JP 2006-319184 A

また、画素サイズの微細化を実現するためには、垂直転送レジスタを構成する垂直転送チャネルの細線化は必須の要件である。しかしながら、垂直転送チャネルの細線化を進めると、垂直転送チャネル周辺の素子分離部と受光センサ部に形成された不純物領域の空間電荷によるポテンシャルの変調効果が大きくなるという課題がある。図10〜図14を用いて、従来の固体撮像装置の構成と、そのポテンシャル分布について説明する。   Further, in order to realize a finer pixel size, it is an essential requirement to make the vertical transfer channel constituting the vertical transfer register thinner. However, as the vertical transfer channel becomes thinner, there is a problem that the potential modulation effect due to the space charge in the impurity regions formed in the element isolation portion and the light receiving sensor portion around the vertical transfer channel increases. A configuration of a conventional solid-state imaging device and its potential distribution will be described with reference to FIGS.

図10に、従来例の固体撮像装置の平面構成を示す。また、図11Aに、図10のA−A’線上に沿った断面構成を示し、図11Bには、図10のB−B’線上に沿った断面構成を示す。   FIG. 10 shows a planar configuration of a conventional solid-state imaging device. 11A shows a cross-sectional configuration along the line A-A ′ in FIG. 10, and FIG. 11B shows a cross-sectional configuration along the line B-B ′ in FIG. 10.

従来の固体撮像装置は、水平、及び垂直方向に配置されたフォトダイオードからなる複数の受光センサ部108と、読み出し部105と、垂直転送チャネル100とから構成される複数の画素113を有する。
受光センサ部108は、n型半導体からなる基板101の、p型半導体ウェル領域102に形成された信号電荷蓄積部106と、正孔蓄積領域107によって構成される。信号電荷蓄積部106は、n型の不純物領域により形成される。正孔蓄積領域107は、p型の不純物領域(p+)により形成され、信号電荷蓄積部106の表面に形成される。
垂直転送チャネル100は、受光センサ部に対して、所定間隔を空けてn型の不純物領域により形成されている。
読み出し部105は、垂直転送チャネル100と、読み出し対象となる一方側(図中右側)の受光センサ部108との間に、p型の不純物領域(p)により形成されている。
The conventional solid-state imaging device includes a plurality of pixels 113 including a plurality of light receiving sensor units 108 made of photodiodes arranged in the horizontal and vertical directions, a reading unit 105, and a vertical transfer channel 100.
The light receiving sensor unit 108 includes a signal charge storage unit 106 and a hole storage region 107 formed in the p-type semiconductor well region 102 of the substrate 101 made of an n-type semiconductor. The signal charge storage unit 106 is formed of an n-type impurity region. The hole accumulation region 107 is formed of a p-type impurity region (p +) and is formed on the surface of the signal charge accumulation unit 106.
The vertical transfer channel 100 is formed of an n-type impurity region at a predetermined interval from the light receiving sensor unit.
The reading unit 105 is formed of a p-type impurity region (p) between the vertical transfer channel 100 and the light receiving sensor unit 108 on one side (right side in the figure) to be read.

また、垂直転送チャネル100と、読み出し対象でない他方側(図中左側)の受光センサ部108との間には、p型の不純物領域(p+)からなる水平素子分離部104が形成されている。そして、受光センサ部108の垂直方向の両端部には、p型の不純物領域(p+)からなる垂直素子分離部103が形成されている。水平素子分離部104は、水平方向において、それぞれの受光センサ部108を分離するものであり、垂直素子分離部103は、垂直方向において、それぞれの受光センサ部108を分離するものである。そして、垂直素子分離部103、水平素子分離部104、読み出し部105は、それぞれ垂直転送チャネル100に接触して形成されるものである。   In addition, a horizontal element isolation unit 104 made of a p-type impurity region (p +) is formed between the vertical transfer channel 100 and the light receiving sensor unit 108 on the other side (left side in the figure) that is not a read target. At both ends in the vertical direction of the light receiving sensor unit 108, vertical element isolation units 103 made of p-type impurity regions (p +) are formed. The horizontal element separating unit 104 separates each light receiving sensor unit 108 in the horizontal direction, and the vertical element separating unit 103 separates each light receiving sensor unit 108 in the vertical direction. The vertical element separation unit 103, the horizontal element separation unit 104, and the reading unit 105 are formed in contact with the vertical transfer channel 100, respectively.

読み出し部105、及び垂直転送チャネル100上には、絶縁膜109を介して第1転送電極111及び第2転送電極110が交互に形成されている。そして、垂直転送チャネル100、第1転送電極111、及び第2電極110により垂直転送レジスタが構成される。   On the readout unit 105 and the vertical transfer channel 100, the first transfer electrode 111 and the second transfer electrode 110 are alternately formed via the insulating film 109. The vertical transfer channel 100, the first transfer electrode 111, and the second electrode 110 constitute a vertical transfer register.

図11Aに示すように、第1転送電極111は、垂直素子分離部103上と、垂直素子分離部103と隣接する垂直転送チャネル100に渡って形成されている。第2転送電極110は、垂直転送チャネル100上に浮島状に形成されている。第2転送電極110は、受光センサ部108に蓄積された信号電荷を垂直転送チャネル100に読み出す為の、読み出し電極を兼ねるものである。   As shown in FIG. 11A, the first transfer electrode 111 is formed on the vertical element isolation unit 103 and across the vertical transfer channel 100 adjacent to the vertical element isolation unit 103. The second transfer electrode 110 is formed in a floating island shape on the vertical transfer channel 100. The second transfer electrode 110 also serves as a readout electrode for reading out signal charges accumulated in the light receiving sensor unit 108 to the vertical transfer channel 100.

そして、ここでは図示しないが、転送電極上には、絶縁膜を介して転送電極を被覆する遮光膜が形成されている。遮光膜には、受光センサ部108を露出させる開口部が形成されている。   Although not shown here, a light-shielding film that covers the transfer electrode is formed on the transfer electrode via an insulating film. An opening for exposing the light receiving sensor unit 108 is formed in the light shielding film.

以上の構成を有する固体撮像装置では、第1転送電極111及び第2転送電極110に例えば4相の駆動パルスφV1,φV2,φV3,φV4を印加することにより、垂直転送チャネル100内のポテンシャル分布が変化される。そして、垂直転送チャネル100内において信号電荷が転送される。図12に、従来の固体撮像装置の垂直転送チャネル内におけるポテンシャル分布を示す。垂直転送チャネル100上の第1転送電極111及び第2転送電極110と、その第1転送電極111及び第2転送電極110下の垂直転送チャネル100におけるポテンシャル分布を対応させて図示している。図12は、第1の転送電極111に印加する駆動パルスφV1のみ、ローレベル(L)に設定し、他の駆動パルスφV2〜φV4は、ハイレベル(H)に設定したときのポテンシャル分布である。   In the solid-state imaging device having the above configuration, by applying, for example, four-phase drive pulses φV1, φV2, φV3, and φV4 to the first transfer electrode 111 and the second transfer electrode 110, the potential distribution in the vertical transfer channel 100 is changed. Changed. Then, signal charges are transferred in the vertical transfer channel 100. FIG. 12 shows the potential distribution in the vertical transfer channel of the conventional solid-state imaging device. The potential distributions in the first transfer electrode 111 and the second transfer electrode 110 on the vertical transfer channel 100 and the potential distribution in the vertical transfer channel 100 under the first transfer electrode 111 and the second transfer electrode 110 are shown in correspondence with each other. FIG. 12 shows the potential distribution when only the drive pulse φV1 applied to the first transfer electrode 111 is set to the low level (L) and the other drive pulses φV2 to φV4 are set to the high level (H). .

従来の固体撮像装置では、図12に示すように、垂直転送チャネル100において、垂直素子分離部103に接する位置では、垂直素子分離部103を構成するp型の不純物領域の影響でポテンシャルが浅くなるように変調を受ける。一方、垂直転送チャネル100において、受光センサ部108に接する位置では、受光センサ部108を構成するn型の不純物領域の影響でポテンシャルが深くなるように変調を受ける。このように、垂直転送チャネル100内の転送方向のポテンシャルが、場所によって逆方向に変調を受けることで、垂直転送チャネル100内にポテンシャルバリアが形成されてしまう。そうなると、信号電荷eを転送した時に、十分な転送効率を得ることが困難である。   In the conventional solid-state imaging device, as shown in FIG. 12, in the vertical transfer channel 100, the potential is shallow at the position in contact with the vertical element isolation unit 103 due to the influence of the p-type impurity region constituting the vertical element isolation unit 103. As received. On the other hand, in the vertical transfer channel 100, at the position in contact with the light receiving sensor unit 108, modulation is performed so that the potential becomes deep due to the influence of the n-type impurity region constituting the light receiving sensor unit 108. As described above, the potential in the transfer direction in the vertical transfer channel 100 is modulated in the reverse direction depending on the location, so that a potential barrier is formed in the vertical transfer channel 100. Then, it is difficult to obtain sufficient transfer efficiency when the signal charge e is transferred.

特に、読み出し電圧低減のために、読み出し兼第2転送電極110の転送長を長くする場合は、このポテンシャルバリアは、図12の破線で示すように、読み出し兼第2転送電極110の転送電界Eを低下させる方向であるため、転送電荷の転送劣化が顕著となる。   In particular, when the transfer length of the read / second transfer electrode 110 is increased in order to reduce the read voltage, this potential barrier is a transfer electric field E of the read / second transfer electrode 110 as shown by a broken line in FIG. Therefore, the transfer deterioration of transfer charge becomes remarkable.

このような課題に対して、従来の画素サイズの大きい固体撮像装置では、図13に示すように、垂直転送チャネル100の形状を変化させることが提案されている。図13,図14において、図10,図11に対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。図13に示す例では、垂直転送チャネル100の、垂直素子分離部103に隣接する部分を、垂直素子分離部103方向に突出させた突出部112を形成している。すなわち、垂直転送チャネル100を構成するn型の不純物領域を、垂直素子分離部103を構成するp型の不純物領域に入り込むように形成している。このように、垂直転送チャネル100の幅を部分的に変化させることにより、垂直転送チャネル100において、垂直素子分離部103を構成するp型の不純物領域の影響を低減させることができ、ポテンシャルバリアを軽減することができる。   In response to such a problem, it has been proposed to change the shape of the vertical transfer channel 100 in a conventional solid-state imaging device having a large pixel size, as shown in FIG. In FIGS. 13 and 14, parts corresponding to those in FIGS. 10 and 11 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the example shown in FIG. 13, a protruding portion 112 is formed by protruding a portion adjacent to the vertical element isolation portion 103 of the vertical transfer channel 100 in the direction of the vertical element isolation portion 103. That is, the n-type impurity region constituting the vertical transfer channel 100 is formed so as to enter the p-type impurity region constituting the vertical element isolation portion 103. In this manner, by partially changing the width of the vertical transfer channel 100, the influence of the p-type impurity region constituting the vertical element isolation portion 103 in the vertical transfer channel 100 can be reduced, and the potential barrier can be reduced. Can be reduced.

しかしながら、前述したように、画素サイズの微細化にともなって垂直転送チャネル100の細線化が求められているため、垂直転送チャネル100の線幅を精度良く調整することが困難であり、製造上のばらつきも大きくなるため、図13,図14に示すような従来の構成を用いることができない。このため、垂直転送チャネル100の線幅は一定であることが望ましい。   However, as described above, since the thinning of the vertical transfer channel 100 is required as the pixel size is reduced, it is difficult to adjust the line width of the vertical transfer channel 100 with high accuracy. Since the variation also increases, the conventional configuration as shown in FIGS. 13 and 14 cannot be used. For this reason, it is desirable that the line width of the vertical transfer channel 100 be constant.

上述の点に鑑み、本発明は、垂直転送チャネルの細線化に伴うポテンシャルバリアの発生を抑制し、転写効率の向上を図った固体撮像装置を提供するものである。また、その固体撮像装置を用いた電子機器を提供するものである。   In view of the above, the present invention provides a solid-state imaging device that suppresses the generation of a potential barrier associated with the thinning of a vertical transfer channel and improves transfer efficiency. In addition, the present invention provides an electronic device using the solid-state imaging device.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、まず、基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部を有する。そして、受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し部と、読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送チャネルとを有する。読み出し部は、受光センサ部の水平方向の一方の側に形成される。また、垂直転送チャネルは、隣接する受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成される。そして、受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部とを有する。また、垂直素子分離部と、垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部を有する。   In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the solid-state imaging device of the present invention first has a plurality of light receiving sensor sections formed in the horizontal and vertical directions of the substrate. And it has the read-out part for reading the signal charge accumulate | stored in the light-receiving sensor part, and the vertical transfer channel for transferring the read signal charge to a perpendicular direction. The reading unit is formed on one side of the light receiving sensor unit in the horizontal direction. The vertical transfer channel is formed in a vertical direction in a region between adjacent light receiving sensor portions. And it has the horizontal element isolation | separation part formed in the other side of the horizontal direction of a light reception sensor part, and the vertical element isolation | separation part formed in the both sides of the vertical direction of a light reception sensor part. In addition, a potential adjustment unit is formed between the vertical element isolation unit and at least one of the vertical transfer channels adjacent to both ends of the vertical element isolation unit.

本発明の固体撮像装置では、垂直転送チャンネルと、垂直素子分離部との間に、ポテンシャル調整部が形成されていることにより、垂直転送チャンネル内の転送方向のポテンシャル分布において、ポテンシャルバリアを抑制することができる。   In the solid-state imaging device of the present invention, a potential adjustment unit is formed between the vertical transfer channel and the vertical element separation unit, thereby suppressing the potential barrier in the potential distribution in the transfer direction in the vertical transfer channel. be able to.

また、本発明の電子機器は、光学レンズと、固体撮像装置と、信号処理回路とから構成される。
固体撮像装置は、基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部を有する。そして、受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すための読み出し部と、読み出された信号電荷を垂直方向に転送するための垂直転送チャネルとを有する。読み出し部は、受光センサ部の水平方向の一方の側に形成される。また、垂直転送チャネルは、隣接する受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成される。そして、受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部とを有する。また、垂直素子分離部と、垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部を有する。
The electronic apparatus according to the present invention includes an optical lens, a solid-state imaging device, and a signal processing circuit.
The solid-state imaging device has a plurality of light receiving sensor portions formed in the horizontal direction and the vertical direction of the substrate. And it has the read-out part for reading the signal charge accumulate | stored in the light-receiving sensor part, and the vertical transfer channel for transferring the read signal charge to a perpendicular direction. The reading unit is formed on one side of the light receiving sensor unit in the horizontal direction. The vertical transfer channel is formed in a vertical direction in a region between adjacent light receiving sensor portions. And it has the horizontal element isolation | separation part formed in the other side of the horizontal direction of a light reception sensor part, and the vertical element isolation | separation part formed in the both sides of the vertical direction of a light reception sensor part. In addition, a potential adjustment unit is formed between the vertical element isolation unit and at least one of the vertical transfer channels adjacent to both ends of the vertical element isolation unit.

本発明の電子機器では、電子機器を構成する固体撮像装置において、垂直転送チャンネルと、垂直素子分離部との間に、ポテンシャル調整部が形成されている。これにより、固体撮像装置において、垂直転送チャネル内の転送方向のポテンシャル分布において、ポテンシャルバリアを抑制することができる。   In the electronic apparatus of the present invention, in the solid-state imaging device constituting the electronic apparatus, a potential adjustment unit is formed between the vertical transfer channel and the vertical element separation unit. Thereby, in the solid-state imaging device, the potential barrier can be suppressed in the potential distribution in the transfer direction in the vertical transfer channel.

本発明によれば、垂直転送チャネルの細線化を可能にし、かつ、垂直転送チャネルのポテンシャル分布において、ポテンシャルバリアの発生が抑制されることにより、信号電荷の転送効率が向上した固体撮像装置が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain a solid-state imaging device capable of thinning a vertical transfer channel and improving the signal charge transfer efficiency by suppressing the generation of a potential barrier in the potential distribution of the vertical transfer channel. It is done.

以下、図1〜図9を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図1に、以下の実施の形態で共通の構成とされる、CCD型の固体撮像装置の全体構成を示す。
図1に示すように、CCD型の固体撮像装置1は、基板6の水平方向及び垂直方向に形成された複数の受光センサ部12と、CCD構造の垂直転送レジスタ3と、CCD構造の水平転送レジスタ4と、出力回路5とを有して構成される。受光センサ部12は、光電変換素子、すなわちフォトダイオードにより構成されるものであり、信号電荷の生成、蓄積をするものである。垂直転送レジスタ3は、垂直方向に配列される受光センサ部12に対応して、垂直方向に複数形成されるものであり、受光センサ部12に蓄積された信号電荷を読み出して、垂直方向に転送するものである。水平転送レジスタ4は、例えば、垂直転送レジスタ3の一端に形成されるものであり、垂直転送レジスタ3により垂直転送された信号電荷を、一水平ライン毎に転送するものである。各受光センサ部12と、受光センサ部12に隣接する垂直転送レジスタ3により、各画素2が構成されている。出力回路5は、水平転送レジスタ4により水平転送された信号電荷を電荷電圧変換することにより、画素信号として出力するものである。
First, FIG. 1 shows an overall configuration of a CCD type solid-state imaging device, which is a common configuration in the following embodiments.
As shown in FIG. 1, a CCD type solid-state imaging device 1 includes a plurality of light receiving sensor portions 12 formed in a horizontal direction and a vertical direction of a substrate 6, a vertical transfer register 3 having a CCD structure, and a horizontal transfer having a CCD structure. A register 4 and an output circuit 5 are included. The light receiving sensor unit 12 is configured by a photoelectric conversion element, that is, a photodiode, and generates and accumulates signal charges. The vertical transfer register 3 is formed in a plurality in the vertical direction corresponding to the light receiving sensor units 12 arranged in the vertical direction, reads out the signal charges accumulated in the light receiving sensor unit 12 and transfers them in the vertical direction. To do. The horizontal transfer register 4 is formed, for example, at one end of the vertical transfer register 3 and transfers the signal charge vertically transferred by the vertical transfer register 3 for each horizontal line. Each pixel 2 is configured by each light receiving sensor unit 12 and the vertical transfer register 3 adjacent to the light receiving sensor unit 12. The output circuit 5 outputs a pixel signal by converting the signal charge horizontally transferred by the horizontal transfer register 4 into a charge voltage.

以下に説明する実施の形態では、受光センサ部12と、垂直転送レジスタ3とで構成される領域を要部として説明する。   In the embodiment described below, an area composed of the light receiving sensor unit 12 and the vertical transfer register 3 will be described as a main part.

<第1の実施形態>
図2に、本発明の第1の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成を示す。また、図3Aには、図2のA−A’線上に沿う断面構成を示し、図3Bには、図2のB−B’線上に沿う断面構成を示す。
<First Embodiment>
FIG. 2 shows a schematic plan configuration of the main part of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. 3A shows a cross-sectional configuration along the line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 3B shows a cross-sectional configuration along the line BB ′ in FIG.

[構成]
本実施形態例の固体撮像装置は、基板15に形成された複数の受光センサ部12と、受光センサ部12に蓄積された信号電荷を読み出す為の読み出し部11と、受光センサ部12を単位画素2毎に分離する水平素子分離部20及び垂直素子分離部13と、信号電荷を転送する垂直転送チャネル10とを有する。そして、垂直素子分離部13と、垂直転送チャネル10との間に、ポテンシャル調整部14を有する。
[Constitution]
The solid-state imaging device according to this embodiment includes a plurality of light receiving sensor units 12 formed on a substrate 15, a reading unit 11 for reading signal charges accumulated in the light receiving sensor unit 12, and a light receiving sensor unit 12 as a unit pixel. It has a horizontal element separation unit 20 and a vertical element separation unit 13 that separate every two, and a vertical transfer channel 10 that transfers signal charges. A potential adjustment unit 14 is provided between the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10.

本実施形態例において、基板15は、n型(第1導電型)の半導体基板とする。また、基板15に形成される受光センサ部12、読み出し部11、垂直素子分離部13、水平素子分離部20、垂直転送チャネル10、ポテンシャル調整部14は、基板15に形成されたp型(第2導電型)の不純物領域からなるウェル領域16上面に形成されるものである。   In this embodiment, the substrate 15 is an n-type (first conductivity type) semiconductor substrate. The light receiving sensor unit 12, the reading unit 11, the vertical element isolation unit 13, the horizontal element isolation unit 20, the vertical transfer channel 10, and the potential adjustment unit 14 formed on the substrate 15 are p-type (first type) formed on the substrate 15. It is formed on the upper surface of the well region 16 made of an impurity region of (2 conductivity type).

受光センサ部12は、ウェル領域16の上面に、垂直方向及び水平方向に複数配列されている。そしてこの受光センサ部12は、n型の不純物領域からなる信号電荷蓄積部21と、信号電荷蓄積部21の表面に形成されたp型の不純物領域からなる正孔蓄積領域22とから構成されている。受光センサ部12では、n型の不純物領域からなる信号電荷蓄積部21と、p型の不純物領域からなるウェル領域16とのpn接合により、埋め込み型のフォトダイオードが構成されている。そして、信号電荷蓄積部21表面に、p型の不純物領域により正孔蓄積領域22が形成されることにより、暗電流が抑制されるフォトダイオードとされる。   A plurality of light receiving sensor units 12 are arranged on the upper surface of the well region 16 in the vertical direction and the horizontal direction. The light receiving sensor unit 12 includes a signal charge storage unit 21 formed of an n-type impurity region and a hole storage region 22 formed of a p-type impurity region formed on the surface of the signal charge storage unit 21. Yes. In the light receiving sensor unit 12, a buried photodiode is configured by a pn junction between the signal charge storage unit 21 made of an n-type impurity region and the well region 16 made of a p-type impurity region. Then, the hole accumulation region 22 is formed by the p-type impurity region on the surface of the signal charge accumulation unit 21, thereby obtaining a photodiode in which dark current is suppressed.

読み出し部11は、受光センサ部12の水平方向の一方の側(図2では、紙面左側)に、p型の不純物領域(p)により形成されている。
水平素子分離部20は、受光センサ部12の水平方向の他方の側(図2では、紙面右側)に、p型の不純物領域(p+)により形成されている。
垂直素子分離部13は、受光センサ部12の垂直方向の両方の側(図2では、紙面上下)に、p型の不純物領域(p+)により形成されている。
ここで、読み出し部11を構成する不純物領域(p)の不純物濃度は、水平素子分離部20及び垂直素子分離部13を構成する不純物領域(p+)不純物濃度よりも薄いものである。
The readout unit 11 is formed of a p-type impurity region (p) on one side of the light receiving sensor unit 12 in the horizontal direction (left side in FIG. 2).
The horizontal element separation unit 20 is formed by a p-type impurity region (p +) on the other side in the horizontal direction of the light receiving sensor unit 12 (right side in FIG. 2).
The vertical element separation unit 13 is formed by p-type impurity regions (p +) on both sides of the light receiving sensor unit 12 in the vertical direction (up and down in FIG. 2).
Here, the impurity concentration of the impurity region (p) constituting the readout unit 11 is lower than the impurity concentration of the impurity region (p +) constituting the horizontal element isolation unit 20 and the vertical element isolation unit 13.

それぞれの受光センサ部12は、読み出し部11、水平素子分離部20、及び垂直素子分離部13により、周囲を囲まれている。   Each light receiving sensor unit 12 is surrounded by a reading unit 11, a horizontal element separating unit 20, and a vertical element separating unit 13.

垂直転送チャネル10は、水平方向に隣接する受光センサ部12の間の領域に、垂直方向に、一定の幅で形成されている。また、垂直転送チャネル10は、n型の不純物領域により埋め込み型の垂直転送チャネルとして構成される。垂直転送チャネル10と、垂直転送チャネル10に隣接する読み出し部11及び水平素子分離部20とは、互いに接触した状態に形成されている。垂直転送チャネル10を構成するn型の不純物領域は、信号電荷蓄積部21よりも不純物濃度が比較的濃い。従って、垂直素子分離部13の変調でポテンシャルが浅くなることで、垂直転送チャネル10のポテンシャルに段差が生じる。   The vertical transfer channel 10 is formed with a constant width in the vertical direction in a region between the light receiving sensor units 12 adjacent in the horizontal direction. The vertical transfer channel 10 is configured as an embedded vertical transfer channel by an n-type impurity region. The vertical transfer channel 10 and the readout unit 11 and the horizontal element isolation unit 20 adjacent to the vertical transfer channel 10 are formed in contact with each other. The n-type impurity region constituting the vertical transfer channel 10 has a relatively higher impurity concentration than the signal charge storage unit 21. Accordingly, the potential becomes shallow due to the modulation of the vertical element separation unit 13, thereby causing a step in the potential of the vertical transfer channel 10.

ポテンシャル調整部14は、垂直素子分離部13と、垂直素子分離部13の水平方向の両端部に隣接する垂直転送チャネル10との間に形成されている。このポテンシャル調整部14は、垂直素子分離部13と、この垂直素子分離部13と隣接する垂直転送チャネル10とを、所定の距離だけ離して形成した領域に構成されるものである。すなわち、ポテンシャル調整部14とは、垂直素子分離部13と、隣接する垂直転送チャネル10とを所定の距離だけ離して形成することによりできた、垂直素子分離部13と垂直転送チャネル10との間の領域そのものを示すものである。ポテンシャル調整部14の水平方向の幅Wは、垂直転送チャネル10と、その垂直転送チャネル10に隣接する垂直素子分離部13端部との間の距離である。ポテンシャル調整部13の幅Wは、垂直素子分離部13を垂直転送チャネル10からどの程度離して形成するかにより決定されるものである。   The potential adjustment unit 14 is formed between the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10 adjacent to both ends of the vertical element isolation unit 13 in the horizontal direction. The potential adjustment unit 14 is configured in a region formed by separating the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10 adjacent to the vertical element isolation unit 13 by a predetermined distance. That is, the potential adjusting unit 14 is formed between the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10 formed by separating the vertical element isolation unit 13 and the adjacent vertical transfer channel 10 from each other by a predetermined distance. The area itself is shown. The horizontal width W of the potential adjustment unit 14 is a distance between the vertical transfer channel 10 and the end of the vertical element isolation unit 13 adjacent to the vertical transfer channel 10. The width W of the potential adjusting unit 13 is determined by how far the vertical element separating unit 13 is formed from the vertical transfer channel 10.

ポテンシャル調整部14は、垂直転送チャネル10内の垂直方向のポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアを抑制するために設けられるものである。このため、垂直転送チャネル10の垂直素子分離部13に相当する位置で、垂直転送チャネル10内の垂直方向のポテンシャルが、p型の不純物領域の影響により浅い方向に変調を受けるのを防ぐことができる。   The potential adjusting unit 14 is provided to suppress a potential barrier generated in the vertical potential distribution in the vertical transfer channel 10. Therefore, it is possible to prevent the vertical potential in the vertical transfer channel 10 from being modulated in a shallow direction due to the influence of the p-type impurity region at a position corresponding to the vertical element isolation portion 13 of the vertical transfer channel 10. it can.

そして、ポテンシャル調整部14の好ましい幅Wは、垂直転送チャネル10の垂直方向におけるポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアが解消される幅であり、これは、垂直転送チャネル10や、垂直素子分離部13等の不純物濃度に依存する。例えば、垂直転送チャネル10の幅が、0.3μmとした場合は、ポテンシャル調整部14の幅Wを、その垂直転送チャネル10の幅の10%である0.03μmとすれば、垂直転送チャネル10内のポテンシャルバリアは解消される。すなわち、この場合は、垂直素子分離部13を、垂直転送チャネル10から、0.03μm程度離して形成すればよい。   The preferred width W of the potential adjusting unit 14 is a width that eliminates the potential barrier generated in the potential distribution in the vertical direction of the vertical transfer channel 10, which is the vertical transfer channel 10, the vertical element isolation unit 13, and the like. It depends on the impurity concentration. For example, when the width of the vertical transfer channel 10 is 0.3 μm, if the width W of the potential adjustment unit 14 is 0.03 μm, which is 10% of the width of the vertical transfer channel 10, the vertical transfer channel 10. The inner potential barrier is eliminated. That is, in this case, the vertical element isolation portion 13 may be formed away from the vertical transfer channel 10 by about 0.03 μm.

垂直転送チャネル10及び読み出し部11が形成された基板15上には、絶縁膜17を介して、第1転送電極18及び第2転送電極19が形成されている。第1転送電極18は、垂直素子分離部13及び垂直転送チャネル10上に水平方向に延在して形成されており、垂直転送チャネル10上において、垂直方向に多少突出するように形成されている。第2転送電極19は、読み出し電極を兼ねるものであり、読み出し部11と、その読み出し部11に接触する垂直転送チャネル10上に、浮島状に形成される。第1転送電極18と第2転送電極10は、基板15上で、垂直方向に交互に形成される。また、第1転送電極18及び第2転送電極19は、例えば多結晶シリコンにより形成することができ、単層に形成することができる。   A first transfer electrode 18 and a second transfer electrode 19 are formed via an insulating film 17 on the substrate 15 on which the vertical transfer channel 10 and the reading unit 11 are formed. The first transfer electrode 18 is formed to extend in the horizontal direction on the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10, and is formed so as to protrude slightly in the vertical direction on the vertical transfer channel 10. . The second transfer electrode 19 also serves as a readout electrode, and is formed in a floating island shape on the readout unit 11 and the vertical transfer channel 10 in contact with the readout unit 11. The first transfer electrodes 18 and the second transfer electrodes 10 are alternately formed on the substrate 15 in the vertical direction. The first transfer electrode 18 and the second transfer electrode 19 can be formed of, for example, polycrystalline silicon, and can be formed in a single layer.

垂直転送チャネル10、第1転送電極18、第2転送電極19により、図1に示した垂直転送レジスタ3が構成される。また、垂直素子分離部13及び水平素子分離部20により囲まれた受光センサ部12と、その受光センサ部12に蓄積された信号電荷を読み出し、転送するための読み出し部11及び垂直転送チャネル10とを含んで、単位画素2が構成される。   The vertical transfer channel 3, the first transfer electrode 18, and the second transfer electrode 19 constitute the vertical transfer register 3 shown in FIG. Further, the light receiving sensor unit 12 surrounded by the vertical element separating unit 13 and the horizontal element separating unit 20, and the reading unit 11 and the vertical transfer channel 10 for reading and transferring the signal charges accumulated in the light receiving sensor unit 12; The unit pixel 2 is configured.

[読み出し・転送時の動作]
上述した本実施形態例の固体撮像装置では、第1転送電極18及び第2転送電極19に、例えば4相の駆動パルスφV1,φV2,φV3,φV4を印加することにより、信号電荷の読み出し、転送がなされる。本実施形態例では、垂直方向に並べられた第1転送電極18、第2転送電極19、第1転送電極18、第2転送電極19に、順に、駆動パルスφV1,φV2,φV3,φV4を印加する。
[Operation during read / transfer]
In the above-described solid-state imaging device of this embodiment, signal charges are read and transferred by applying, for example, four-phase drive pulses φV1, φV2, φV3, and φV4 to the first transfer electrode 18 and the second transfer electrode 19. Is made. In this embodiment, drive pulses φV1, φV2, φV3, and φV4 are sequentially applied to the first transfer electrode 18, the second transfer electrode 19, the first transfer electrode 18, and the second transfer electrode 19 arranged in the vertical direction. To do.

まず、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19に、読み出し用のパルスを印加することにより、信号電荷蓄積部21から、信号電荷が垂直転送チャネル10に読み出される。そして、転送方向に並べられた第1転送電極18及び第2転送電極19に、それぞれの駆動パルスφV1〜φV4の位相をずらして印加していくことにより、垂直転送チャネル10内を、信号電荷が転送される。そして、垂直転送チャネル10内を転送された信号電荷は、図1に示した水平転送レジスタ3により水平方向に転送され、出力回路5により信号電荷が電気信号に変換されて画像信号として出力される。   First, a signal charge is read from the signal charge storage unit 21 to the vertical transfer channel 10 by applying a read pulse to the second transfer electrode 19 that also serves as a read electrode. Then, by applying the drive pulses φV1 to φV4 with the phases shifted to the first transfer electrode 18 and the second transfer electrode 19 arranged in the transfer direction, signal charges are generated in the vertical transfer channel 10. Transferred. Then, the signal charge transferred through the vertical transfer channel 10 is transferred in the horizontal direction by the horizontal transfer register 3 shown in FIG. 1, and the signal charge is converted into an electric signal by the output circuit 5 and output as an image signal. .

図4に、本実施形態例の固体撮像装置における垂直転送チャネル10の転送方向のポテンシャル分布を示す。垂直転送チャネル10上の第1転送電極18及び第2転送電極19と、その第1転送電極18及び第2転送電極19下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャル分布を対応させて図示している。   FIG. 4 shows a potential distribution in the transfer direction of the vertical transfer channel 10 in the solid-state imaging device of the present embodiment. A potential distribution in the first transfer electrode 18 and the second transfer electrode 19 on the vertical transfer channel 10 and the potential distribution in the vertical transfer channel 10 under the first transfer electrode 18 and the second transfer electrode 19 are shown in correspondence with each other.

図4では、駆動パルスφV1のみローレベル(L)に設定し、他の駆動パルスφV2〜φV4をハイレベル(H)に設定したときの図である。
図4に示すように、本実施形態例の固体撮像装置では、垂直素子分離部13と、その垂直素子分離部13に隣接する垂直転送チャネル10との間に、ポテンシャル調整部14が形成されている。このポテンシャル調整部14により、p型の不純物領域からなる垂直素子分離部13の、垂直転送チャネル10への影響が低減される。このため、垂直素子分離部13を構成するp型の不純物領域の影響により、垂直転送チャネル10の転送方向におけるポテンシャルが、浅い方向に変調されるのを防ぐことができる。また、本実施形態例では、垂直転送チャネル10と、その垂直転送チャネル10に隣接する読み出し部11及び水平素子分離部20とは接触するように形成されている。
FIG. 4 is a diagram when only the drive pulse φV1 is set to the low level (L) and the other drive pulses φV2 to φV4 are set to the high level (H).
As shown in FIG. 4, in the solid-state imaging device of this embodiment, a potential adjustment unit 14 is formed between the vertical element separation unit 13 and the vertical transfer channel 10 adjacent to the vertical element separation unit 13. Yes. The potential adjusting unit 14 reduces the influence of the vertical element isolation unit 13 made of a p-type impurity region on the vertical transfer channel 10. For this reason, it is possible to prevent the potential in the transfer direction of the vertical transfer channel 10 from being modulated in the shallow direction due to the influence of the p-type impurity region constituting the vertical element isolation portion 13. In this embodiment, the vertical transfer channel 10 and the reading unit 11 and the horizontal element isolation unit 20 adjacent to the vertical transfer channel 10 are formed so as to be in contact with each other.

そして、以上のような構成により、垂直転送チャネル10内の転送方向のポテンシャル分布において、転送効率を悪化させる原因となるポテンシャルバリアが解消される。これにより、垂直転送チャネル10の細線化を進める際にも、十分な信号電荷eの転送効率を得ることが可能となる。また、ポテンシャルバリアが解消されるため、従来構造よりも大きい電界Eを得ることができる。   With the above configuration, the potential barrier that causes the transfer efficiency to deteriorate in the potential distribution in the transfer direction in the vertical transfer channel 10 is eliminated. This makes it possible to obtain a sufficient signal charge e transfer efficiency even when the vertical transfer channel 10 is thinned. Moreover, since the potential barrier is eliminated, an electric field E larger than that of the conventional structure can be obtained.

また、本実施形態例の固体撮像装置では、垂直転送チャネル10は一定幅に形成されるので、垂直転送チャネル10の細線化が進んだ場合にも、製造バラツキを低減することができる。さらに、ポテンシャル調整部14は、垂直転送チャネル10から垂直素子分離部13を所定の距離だけ離して形成することで形成することができる。これにより、ポテンシャル調整部14は垂直素子分離部13をイオン注入により形成する際の、形成パターンを変えるのみで形成することができ、工程数が増加することもない。   In the solid-state imaging device according to the present embodiment, since the vertical transfer channel 10 is formed with a constant width, manufacturing variations can be reduced even when the vertical transfer channel 10 is thinned. Further, the potential adjustment unit 14 can be formed by forming the vertical element isolation unit 13 away from the vertical transfer channel 10 by a predetermined distance. Thereby, the potential adjusting unit 14 can be formed only by changing the formation pattern when the vertical element separating unit 13 is formed by ion implantation, and the number of processes does not increase.

ところで、本実施形態例では、ポテンシャル調整部14の幅Wは、垂直転送チャネル10の転送方向のポテンシャルバリアを抑制できる幅としたが、このポテンシャル調整部14の幅Wを調整することにより、所望のポテンシャル分布とすることができる。例えば、ポテンシャル調整部14の幅Wを調整することにより、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルよりも、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することができる。ポテンシャル調整部14の幅Wは、垂直転送チャネル10や、垂直素子分離部13等の不純物濃度に依存するが、例えば、垂直転送チャネル10の幅が0.3μmである場合は、その垂直転送チャネル10の幅の10%である0.03μmよりも大きく形成する。すなわち、垂直素子分離部13を、垂直転送チャネル10から、0.03μmよりも離して形成すると読み出し電極を兼ねる第2転送電極19下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルよりも、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することができる。   By the way, in this embodiment, the width W of the potential adjustment unit 14 is set to a width that can suppress the potential barrier in the transfer direction of the vertical transfer channel 10, but by adjusting the width W of the potential adjustment unit 14, a desired width can be obtained. Potential distribution. For example, by adjusting the width W of the potential adjusting unit 14, the potential in the vertical transfer channel 10 below the first transfer electrode 18 is made deeper than the potential in the vertical transfer channel 10 below the second transfer electrode 19 that also serves as a readout electrode. Can be set. The width W of the potential adjusting unit 14 depends on the impurity concentration of the vertical transfer channel 10 and the vertical element isolation unit 13. For example, when the width of the vertical transfer channel 10 is 0.3 μm, the vertical transfer channel 10 It is formed to be larger than 0.03 μm which is 10% of the width of 10. In other words, when the vertical element isolation portion 13 is formed away from the vertical transfer channel 10 by more than 0.03 μm, the potential in the vertical transfer channel 10 under the second transfer electrode 19 also serving as the readout electrode is lower than that in the first transfer electrode 18. The potential in the vertical transfer channel 10 can be set deep.

垂直素子分離部13に隣接する垂直転送チャネル10上に形成された第1転送電極18長を、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19長よりも短く設定する場合は、第2転送電極19よりも電界を強くすることが可能となる。このため、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することで、垂直転送チャネル10内の電界Eを従来の構造よりも大きくすることができる。すなわち、第1転送電極18長を読み出し電極を兼ねる第2電極長19より短く設定することにより、信号電荷蓄積部21から垂直転送チャネル10に信号を読み出すための読み出し部11の幅が広くなり、電荷が読み出しやすくなる。   When the length of the first transfer electrode 18 formed on the vertical transfer channel 10 adjacent to the vertical element separation unit 13 is set to be shorter than the length of the second transfer electrode 19 that also serves as a readout electrode, the length is longer than that of the second transfer electrode 19. It is possible to increase the electric field. For this reason, the electric field E in the vertical transfer channel 10 can be made larger than that in the conventional structure by setting the potential in the vertical transfer channel 10 below the first transfer electrode 18 deep. That is, by setting the length of the first transfer electrode 18 to be shorter than the second electrode length 19 also serving as a read electrode, the width of the read unit 11 for reading a signal from the signal charge storage unit 21 to the vertical transfer channel 10 is increased. Charges can be easily read out.

〈第2の実施形態〉
図5に、本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成を示す。また、図6Aには、図5のA−A’線上に沿う断面構成を示し、図6Bには、図5のB−B’線上に沿う断面構成を示す。図5,6において、図2,3に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 5 shows a schematic plan configuration of a main part of a solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. 6A shows a cross-sectional configuration along the line AA ′ in FIG. 5, and FIG. 6B shows a cross-sectional configuration along the line BB ′ in FIG. 5 and 6, parts corresponding to those in FIGS.

[構成]
本実施形態例の固体撮像装置は、読み出し部11側の垂直素子分離部13端部と、その垂直素子分離部13端部と隣接する垂直転送チャネル10との間に、ポテンシャル調整部14が形成されている。そして、水平素子分離部20側の垂直素子分離部13端部と、その垂直素子分離部13端部と隣接する垂直転送チャネル10とは、接触するように配置されている。
このポテンシャル調整部14は、垂直素子分離部13の読み出し部11側の端部が、その端部と隣接する垂直転送チャネル10と所定の距離だけ離れるように、垂直素子分離部13を形成することにより形成される。
[Constitution]
In the solid-state imaging device according to the present embodiment, a potential adjustment unit 14 is formed between the end of the vertical element separation unit 13 on the readout unit 11 side and the vertical transfer channel 10 adjacent to the end of the vertical element separation unit 13. Has been. The end of the vertical element isolation unit 13 on the horizontal element isolation unit 20 side and the vertical transfer channel 10 adjacent to the end of the vertical element isolation unit 13 are arranged so as to contact each other.
The potential adjustment unit 14 forms the vertical element isolation unit 13 such that the end of the vertical element isolation unit 13 on the reading unit 11 side is separated from the vertical transfer channel 10 adjacent to the end by a predetermined distance. It is formed by.

そして、本実施形態例におけるポテンシャル調整部14の幅Wは、垂直転送チャネル10の垂直方向におけるポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアが解消される幅に設定されるものである。   The width W of the potential adjusting unit 14 in the present embodiment is set to a width that eliminates the potential barrier generated in the potential distribution in the vertical direction of the vertical transfer channel 10.

このように、垂直素子分離部13の一方の端部と、垂直転送チャネル10との間にのみポテンシャル調整部14を形成する場合でも、第1の実施形態と同様、垂直転送チャネル10内の転送方向のポテンシャル分布において、転送効率を悪化させる原因となるポテンシャルバリアを解消することができる。これにより、垂直転送チャネル10の細線化を進める際にも、十分な転送効率を得ることが可能となる。   As described above, even when the potential adjustment unit 14 is formed only between one end of the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10, the transfer in the vertical transfer channel 10 is performed as in the first embodiment. In the potential distribution in the direction, it is possible to eliminate the potential barrier that causes the transfer efficiency to deteriorate. This makes it possible to obtain sufficient transfer efficiency even when the vertical transfer channel 10 is thinned.

本実施形態例においても、ポテンシャル調整部14の幅Wは、垂直転送チャネル10の転送方向のポテンシャルバリアを抑制できる幅としたが、このポテンシャル調整部14の幅Wを調整することにより、所望のポテンシャル分布とすることができる。例えば、ポテンシャル調整部14の幅Wを調整することにより、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルよりも、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することができる。垂直素子分離部13に隣接する垂直転送チャネル10上に形成された第1転送電極18長を、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19長よりも短く設定する場合は、第2転送電極19よりも電界を強くすることが可能となる。このため、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することで、垂直転送チャネル10内の電界を従来の構造よりも大きくすることができる。   Also in the present embodiment, the width W of the potential adjustment unit 14 is set to a width that can suppress the potential barrier in the transfer direction of the vertical transfer channel 10, but by adjusting the width W of the potential adjustment unit 14, a desired width can be obtained. It can be a potential distribution. For example, by adjusting the width W of the potential adjusting unit 14, the potential in the vertical transfer channel 10 below the first transfer electrode 18 is made deeper than the potential in the vertical transfer channel 10 below the second transfer electrode 19 that also serves as a readout electrode. Can be set. When the length of the first transfer electrode 18 formed on the vertical transfer channel 10 adjacent to the vertical element separation unit 13 is set to be shorter than the length of the second transfer electrode 19 that also serves as a readout electrode, the length is longer than that of the second transfer electrode 19. It is possible to increase the electric field. For this reason, by setting the potential in the vertical transfer channel 10 below the first transfer electrode 18 deep, the electric field in the vertical transfer channel 10 can be made larger than that in the conventional structure.

[第3の実施形態]
図7に、本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置の要部の概略平面構成を示す。また、図8Aには、図7のA−A’線上に沿う断面構成を示し、図7Bには、図8のB−B’線上に沿う断面構成を示す。図7,8において、図2,3に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows a schematic plan configuration of a main part of a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. 8A shows a cross-sectional configuration along the line AA ′ in FIG. 7, and FIG. 7B shows a cross-sectional configuration along the line BB ′ in FIG. 7 and 8, parts corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

[構成]
本実施形態例の固体撮像装置は、水平素子分離部20側の垂直素子分離部13端部と、その垂直素子分離部13端部と隣接する垂直転送チャネル10との間に、ポテンシャル調整部14が形成されている。そして、読み出し部11側の垂直素子分離部13端部と、その垂直素子分離部13端部と隣接する垂直転送チャネル10とは、接触するように配置されている。
このポテンシャル調整部14は、垂直素子分離部13の水平素子分離部20側の端部が、その端部と隣接する垂直転送チャネル10と所定の距離だけ離れるように、垂直素子分離部13を形成することにより形成される。
[Constitution]
The solid-state imaging device according to the present embodiment includes a potential adjusting unit 14 between the end of the vertical element separating unit 13 on the horizontal element separating unit 20 side and the vertical transfer channel 10 adjacent to the end of the vertical element separating unit 13. Is formed. The end of the vertical element separation unit 13 on the reading unit 11 side and the vertical transfer channel 10 adjacent to the end of the vertical element separation unit 13 are arranged so as to contact each other.
The potential adjustment unit 14 forms the vertical element isolation unit 13 such that the end of the vertical element isolation unit 13 on the horizontal element isolation unit 20 side is separated from the vertical transfer channel 10 adjacent to the end by a predetermined distance. It is formed by doing.

そして、本実施形態例におけるポテンシャル調整部10の幅Wは、垂直転送チャネル10の垂直方向におけるポテンシャル分布に発生するポテンシャルバリアが解消される幅に設定されるものである。   The width W of the potential adjusting unit 10 in this embodiment is set to a width that eliminates the potential barrier generated in the potential distribution in the vertical direction of the vertical transfer channel 10.

このように、垂直素子分離部13の一方の端部と、垂直転送チャネル10との間にのみポテンシャル調整部14形成する場合でも、第1の実施形態と同様、垂直転送チャネル10内の転送方向のポテンシャル分布において、転送効率を悪化させる原因となるポテンシャルバリアを解消することができる。これにより、垂直転送チャネル10の細線化を進める際にも、十分な転送効率を得ることが可能となる。   Thus, even when the potential adjustment unit 14 is formed only between one end of the vertical element isolation unit 13 and the vertical transfer channel 10, the transfer direction in the vertical transfer channel 10 is the same as in the first embodiment. In this potential distribution, it is possible to eliminate the potential barrier that causes the transfer efficiency to deteriorate. This makes it possible to obtain sufficient transfer efficiency even when the vertical transfer channel 10 is thinned.

本実施形態例においても、ポテンシャル調整部14の幅Wは、垂直転送チャネル10の転送方向のポテンシャルバリアを抑制できる幅としたが、このポテンシャル調整部14の幅Wを調整することにより、所望のポテンシャル分布とすることができる。例えば、ポテンシャル調整部14の幅Wを調整することにより、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルよりも、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することができる。垂直素子分離部13に隣接する垂直転送チャネル10上に形成された第1転送電極18長を、読み出し電極を兼ねる第2転送電極19長よりも短く設定する場合は、第2転送電極19よりも電界を強くすることが可能となる。このため、第1転送電極18下の垂直転送チャネル10におけるポテンシャルを深く設定することで、垂直転送チャネル10内の電界を従来の構造よりも大きくすることができる。   Also in the present embodiment, the width W of the potential adjustment unit 14 is set to a width that can suppress the potential barrier in the transfer direction of the vertical transfer channel 10, but by adjusting the width W of the potential adjustment unit 14, a desired width can be obtained. It can be a potential distribution. For example, by adjusting the width W of the potential adjusting unit 14, the potential in the vertical transfer channel 10 below the first transfer electrode 18 is made deeper than the potential in the vertical transfer channel 10 below the second transfer electrode 19 that also serves as a readout electrode. Can be set. When the length of the first transfer electrode 18 formed on the vertical transfer channel 10 adjacent to the vertical element separation unit 13 is set to be shorter than the length of the second transfer electrode 19 that also serves as a readout electrode, the length is longer than that of the second transfer electrode 19. It is possible to increase the electric field. For this reason, by setting the potential in the vertical transfer channel 10 below the first transfer electrode 18 deep, the electric field in the vertical transfer channel 10 can be made larger than that in the conventional structure.

本発明の固体撮像装置では、第1〜第3の実施形態に示したように、垂直素子分離部13と、垂直素子分離部13の両端部に隣接する垂直転送チャネル10のうちの少なくとも一方の垂直転送チャネル10との間にポテンシャル調整部14を形成する。ポテンシャル調整部14により、垂直素子分離部13を構成する不純物領域(p+)の、垂直転送チャネル10への影響を低減することができ、ポテンシャルバリアの発生を抑制することができる。   In the solid-state imaging device of the present invention, as shown in the first to third embodiments, at least one of the vertical element separation unit 13 and the vertical transfer channel 10 adjacent to both ends of the vertical element separation unit 13 is used. A potential adjusting unit 14 is formed between the vertical transfer channel 10. The potential adjustment unit 14 can reduce the influence of the impurity region (p +) constituting the vertical element isolation unit 13 on the vertical transfer channel 10 and suppress the generation of a potential barrier.

そして、このポテンシャル調整部14は、垂直素子分離部13の水平方向の少なくとも一方の端部が、隣接する垂直転送チャネル10から所定の距離だけ離れるように、垂直素子分離部13を形成することによって形成されるものである。このため、垂直転送チャネル10の線幅を変える必要もなく、工程数も増えない。これにより、垂直転送チャネル10の細線化において、線幅を精度良く形成することができ、製造上のバラツキも低減することができる。   The potential adjustment unit 14 forms the vertical element isolation unit 13 so that at least one end in the horizontal direction of the vertical element isolation unit 13 is separated from the adjacent vertical transfer channel 10 by a predetermined distance. Is formed. For this reason, it is not necessary to change the line width of the vertical transfer channel 10, and the number of processes does not increase. As a result, when the vertical transfer channel 10 is thinned, the line width can be formed with high accuracy, and variations in manufacturing can be reduced.

[電子機器]
以下に、上述した本発明の第1〜第3の実施形態に係る固体撮像装置を電子機器に用いた場合の実施形態を示す。以下の説明では、一例として、カメラに、第1〜第3の実施形態で構成された固体撮像装置1を用いる例を説明する。
[Electronics]
Hereinafter, an embodiment in which the solid-state imaging device according to the first to third embodiments of the present invention described above is used in an electronic apparatus will be described. In the following description, an example in which the solid-state imaging device 1 configured in the first to third embodiments is used as a camera will be described as an example.

図9に、本発明の一実施形態に係るカメラの概略断面構成を示す。本実施形態例に係るカメラは、静止画像又は動画撮影可能なビデオカメラを例としたものである。   FIG. 9 shows a schematic cross-sectional configuration of a camera according to an embodiment of the present invention. The camera according to the present embodiment is an example of a video camera capable of capturing still images or moving images.

本実施形態例のカメラは、固体撮像装置1と、光学系210と、シャッタ装置211と、駆動回路212と、信号処理回路213とを有する。   The camera according to this embodiment includes a solid-state imaging device 1, an optical system 210, a shutter device 211, a drive circuit 212, and a signal processing circuit 213.

光学系210は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置1の撮像面上面に結像させる。これにより、固体撮像装置1内に、一定期間信号電荷が蓄積される。
シャッタ装置211は、固体撮像装置1への光照射期間及び遮光期間を制御する。
駆動回路212は、固体撮像装置1の転送動作及びシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置1の信号転送を行う。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
The optical system 210 forms image light (incident light) from the subject on the upper surface of the imaging surface of the solid-state imaging device 1. Thereby, signal charges are accumulated in the solid-state imaging device 1 for a certain period.
The shutter device 211 controls a light irradiation period and a light shielding period for the solid-state imaging device 1.
The drive circuit 212 supplies a drive signal that controls the transfer operation of the solid-state imaging device 1 and the shutter operation of the shutter device 211. Signal transfer of the solid-state imaging device 1 is performed by a drive signal (timing signal) supplied from the drive circuit 212. The signal processing circuit 213 performs various signal processing. The video signal subjected to the signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.

本実施形態例のカメラでは、第1〜第3の実施形態で説明した転送効率のよい固体撮像装置を用いることにより、ノイズの少ない画像を得るという効果を奏する。   In the camera of the present embodiment, by using the solid-state imaging device with high transfer efficiency described in the first to third embodiments, there is an effect that an image with less noise is obtained.

本発明の第1〜第3の実施形態における固体撮像装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the solid-state imaging device in the 1st-3rd embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における固体撮像装置の概略平面構成図である。1 is a schematic plan configuration diagram of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. A,B 図2のA−A’線上に沿う概略断面構成図、及び、B−B’線上に沿う概略断面構成図である。FIGS. 3A and 3B are a schematic cross-sectional configuration diagram along line A-A ′ in FIG. 2 and a schematic cross-sectional configuration diagram along line B-B ′. 第1の実施形態の固体撮像装置の、垂直転送チャネル内のポテンシャル分布図である。FIG. 3 is a potential distribution diagram in a vertical transfer channel of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 本発明の第2の実施形態における固体撮像装置の概略平面構成図である。It is a schematic plane block diagram of the solid-state imaging device in the 2nd Embodiment of this invention. A,B 図5のA−A’線上に沿う概略断面構成図、及び、B−B’線上に沿う概略断面構成図である。FIGS. 6A and 6B are a schematic cross-sectional configuration diagram along line A-A ′ in FIG. 5 and a schematic cross-sectional configuration diagram along line B-B ′. 本発明の第3の実施形態における固体撮像装置の概略平面構成図である。It is a schematic plane block diagram of the solid-state imaging device in the 3rd Embodiment of this invention. A,B 図7のA−A’線上に沿う概略断面構成図、及び、B−B’線上に沿う概略断面構成図である。FIGS. 8A and 8B are a schematic cross-sectional configuration diagram along line A-A ′ in FIG. 7 and a schematic cross-sectional configuration diagram along line B-B ′. 本発明の一実施形態における電子機器の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electronic device in one Embodiment of this invention. 従来例の固体撮像装置の概略平面構成図である。It is a schematic plane block diagram of the solid-state imaging device of a prior art example. A,B 図9のA−A’線上に沿う概略断面構成図、及び、B−B’線上に沿う概略断面構成図である。FIGS. 10A and 10B are a schematic cross-sectional configuration diagram along line A-A ′ in FIG. 9 and a schematic cross-sectional configuration diagram along line B-B ′. 従来の固体撮像装置の垂直転送チャネル内のポテンシャル分布図である。It is a potential distribution map in the vertical transfer channel of the conventional solid-state imaging device. 従来例の固体撮像装置の概略平面構成図である。It is a schematic plane block diagram of the solid-state imaging device of a prior art example. A,B 図11のA−A’線上に沿う概略断面構成図、及び、B−B’線上に沿う概略断面構成図である。FIGS. 12A and 12B are a schematic cross-sectional configuration diagram along the line A-A ′ in FIG. 11 and a schematic cross-sectional configuration diagram along the line B-B ′.

符号の説明Explanation of symbols

1・・固体撮像装置、2・・単位画素、3・・垂直転送レジスタ、4・・水平転送レジスタ、5・・出力回路、10・・垂直転送チャネル、11・・読み出し部、12・・受光センサ部、13・・垂直素子分離部、14・・ポテンシャル調整部、15・・基板、16・・ウェル領域、17・・絶縁相、18・・第1転送電極、19・・第2転送電極、20・・水平素子分離部、21・・信号電荷蓄積部、22・・正孔蓄積領域   1 .... Solid-state imaging device 2 .... Unit pixel 3 .... Vertical transfer register 4 .... Horizontal transfer register 5 .... Output circuit 10 .... Vertical transfer channel 11 .... Reading unit 12 .... Light receiving Sensor part, 13 .. Vertical element separation part, 14 .. Potential adjustment part, 15 .. Substrate, 16 .. Well region, 17 .. Insulating phase, 18 .. First transfer electrode, 19. , 20 .. Horizontal element separation part, 21 .. Signal charge storage part, 22 .. Hole storage area

Claims (8)

基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部と、
前記受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すために、前記受光センサ部の水平方向の一方の側に形成された読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送するために、隣接する前記受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成された垂直転送チャネルと、
前記受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、
前記受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部と、
前記垂直素子分離部と、前記垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部と、
を有する固体撮像装置。
A plurality of light receiving sensor portions formed in the horizontal direction and the vertical direction of the substrate;
In order to read out the signal charges accumulated in the light receiving sensor unit, a reading unit formed on one side in the horizontal direction of the light receiving sensor unit;
A vertical transfer channel formed in a vertical direction in a region between the adjacent light receiving sensor units in order to transfer the signal charges read by the read unit in the vertical direction;
A horizontal element separating portion formed on the other side in the horizontal direction of the light receiving sensor portion;
Vertical element separation parts formed on both sides of the light receiving sensor part in the vertical direction;
A potential adjustment unit formed between the vertical element isolation unit and at least one of the vertical transfer channels adjacent to both ends of the vertical element isolation unit;
A solid-state imaging device.
前記ポテンシャル調整部は、前記垂直素子分離部を、前記垂直転送チャネルから所定の距離だけ離して形成された領域で構成される
請求項1記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the potential adjustment unit includes a region formed by separating the vertical element separation unit from the vertical transfer channel by a predetermined distance.
前記垂直転送チャネルは、第1導電型の不純物領域で構成され、前記垂直素子分離部、水平素子分離部、及び読み出し部は、第2導電型の不純物領域で構成される
請求項2記載の固体撮像装置。
3. The solid according to claim 2, wherein the vertical transfer channel is configured by a first conductivity type impurity region, and the vertical element isolation unit, the horizontal element isolation unit, and the readout unit are configured by a second conductivity type impurity region. Imaging device.
前記ポテンシャル調整部を構成する前記所定の距離は、垂直転送チャネルにおける垂直方向のポテンシャル分布が、ポテンシャルバリアを有さない距離に設定される
請求項3記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the predetermined distance configuring the potential adjustment unit is set to a distance in which a vertical potential distribution in a vertical transfer channel does not have a potential barrier.
前記垂直転送チャネルの幅は、一定である
請求項4記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 4, wherein a width of the vertical transfer channel is constant.
前記読み出し部及び前記水平素子分離部と、前記垂直転送チャネルとは、接触して形成される
請求項5記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the readout unit, the horizontal element separation unit, and the vertical transfer channel are formed in contact with each other.
前記ポテンシャル調整部を構成する前記所定の距離は、垂直素子分離部に隣接する垂直転送チャネルのポテンシャルが、読み出し部に隣接する垂直転送チャネルのポテンシャルよりも深く変調される距離に設定される
請求項3記載の固体撮像装置。
The predetermined distance constituting the potential adjustment unit is set to a distance at which the potential of the vertical transfer channel adjacent to the vertical element isolation unit is modulated deeper than the potential of the vertical transfer channel adjacent to the readout unit. 3. The solid-state imaging device according to 3.
光学レンズと、
基板の水平方向及び垂直方向に複数形成された受光センサ部と、前記受光センサ部に蓄積された信号電荷を読み出すために、前記受光センサ部の水平方向の一方の側に形成された読み出し部と、前記読み出し部により読み出された信号電荷を垂直方向に転送するために、隣接する前記受光センサ部の間の領域に垂直方向に形成された垂直転送チャネルと、前記受光センサ部の水平方向の他方の側に形成された水平素子分離部と、前記受光センサ部の垂直方向の両方の側に形成された垂直素子分離部と、前記垂直素子分離部と、前記垂直素子分離部の両端部に隣接する垂直転送チャネルのうちの少なくとも一方の垂直転送チャネルとの間に形成されたポテンシャル調整部とを含む固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と、
を有する電子機器。
An optical lens,
A plurality of light receiving sensor portions formed in a horizontal direction and a vertical direction of the substrate; and a reading portion formed on one side in the horizontal direction of the light receiving sensor portion in order to read signal charges accumulated in the light receiving sensor portion; In order to transfer the signal charges read by the reading unit in the vertical direction, a vertical transfer channel formed in a vertical direction in an area between the adjacent light receiving sensor units, and a horizontal direction of the light receiving sensor unit A horizontal element separation part formed on the other side, a vertical element separation part formed on both sides in the vertical direction of the light receiving sensor part, the vertical element separation part, and both ends of the vertical element separation part A solid-state imaging device including a potential adjustment unit formed between at least one of the adjacent vertical transfer channels; and
A signal processing circuit for processing an output signal of the solid-state imaging device;
Electronic equipment having
JP2008249239A 2008-09-26 2008-09-26 Solid-state image sensing device and electronic instrument Abandoned JP2010080791A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008249239A JP2010080791A (en) 2008-09-26 2008-09-26 Solid-state image sensing device and electronic instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008249239A JP2010080791A (en) 2008-09-26 2008-09-26 Solid-state image sensing device and electronic instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010080791A true JP2010080791A (en) 2010-04-08

Family

ID=42210871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008249239A Abandoned JP2010080791A (en) 2008-09-26 2008-09-26 Solid-state image sensing device and electronic instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010080791A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150033611A (en) 2012-07-03 2015-04-01 소니 주식회사 Solid state imaging element, solid state imaging device, and camera device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150033611A (en) 2012-07-03 2015-04-01 소니 주식회사 Solid state imaging element, solid state imaging device, and camera device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10015426B2 (en) Solid-state imaging element and driving method therefor, and electronic apparatus
US8319874B2 (en) Connection/separation element in photoelectric converter portion, solid-state imaging device, and imaging apparatus
JP5422889B2 (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same
JP4858443B2 (en) Digital camera
JP4839990B2 (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same
US8908070B2 (en) Solid state imaging device and digital camera
WO2014141900A1 (en) Solid-state image-pickup element, method for producing same, and electronic equipment
US20110181749A1 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof, driving method of solid-state imaging device, and electronic equipment
JP2015053411A (en) Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device, and electronic equipment
JP5326507B2 (en) Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and electronic apparatus
JP2006245499A (en) Solid state imaging apparatus
KR20090056846A (en) Solid-state imaging device and camera
KR20230025932A (en) Solid state imaging device and manufacturing method therefor, and electronic apparatus
KR20150002593A (en) Solid-state imaging device and electronic device
KR20240010546A (en) Light detecting device and electronic device
JP2013026264A (en) Solid state image pickup sensor, solid state image pickup sensor manufacturing method, and electronic equipment
TW201312738A (en) Solid-state imaging apparatus and driving method thereof, manufacturing method of solid-state imaging apparatus, and electronic information device
JP5413481B2 (en) Photoelectric conversion unit connection / separation structure, solid-state imaging device, and imaging apparatus
JP2007134774A (en) Drive method of solid-state imaging element
JP2010080791A (en) Solid-state image sensing device and electronic instrument
JP5309559B2 (en) Manufacturing method of solid-state imaging device
JP4867309B2 (en) Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera
JP2006319184A (en) Solid-state imaging device and camera
JP2008227263A (en) Solid imaging apparatus and its manufacturing method
JP2007088502A (en) Solid-sate image pickup element and method for manufacturing solid image pickup element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110803

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20130214