JP2012099841A - Method for manufacturing photoelectric conversion device - Google Patents

Method for manufacturing photoelectric conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP2012099841A
JP2012099841A JP2011289883A JP2011289883A JP2012099841A JP 2012099841 A JP2012099841 A JP 2012099841A JP 2011289883 A JP2011289883 A JP 2011289883A JP 2011289883 A JP2011289883 A JP 2011289883A JP 2012099841 A JP2012099841 A JP 2012099841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor region
region
element isolation
solid
semiconductor
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.)
Granted
Application number
JP2011289883A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5414781B2 (en
Inventor
Akira Okita
彰 沖田
Masanori Ogura
正徳 小倉
Seiichiro Sakai
誠一郎 酒井
Takanori Watanabe
高典 渡邉
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2011289883A priority Critical patent/JP5414781B2/en
Publication of JP2012099841A publication Critical patent/JP2012099841A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5414781B2 publication Critical patent/JP5414781B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a solid-state imaging device in which the difference of the dark current difference between adjoining photoelectric conversion elements is zero or small, and high sensitivity and low dark current are ensured even during a high-speed read operation.SOLUTION: A photodiode is configured by providing a well 302 on a wafer substrate 301, and forming diffusion layers 101a, 101b in the well. A well contact 306 is formed between the diffusion layers 101a, 101b. Element isolation regions 303b, 303a are provided between the well contact and the diffusion layers, and channel stop layers 307b, 307a are provided under the element isolation regions 303b, 303a. A conductive layer 304 is provided on the element isolation region 303b, and a sidewall 308 is provided on the side surface of the conductive layer 304. A relation of c>a≥b is satisfied, where a is the distance between the end of the element isolation region 303b and the conductive layer 304, b is the width of the sidewall 308, and c is the element isolation width.

Description

本発明は光電変換装置、およびそれを用いた固体撮像装置、システムに関するものでありディジタルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリなどの撮像装置およびシステムに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device, and a solid-state imaging device and system using the photoelectric conversion device, and to an imaging device and system such as a digital camera, a video camera, a copying machine, and a facsimile.

フォトダイオード等の光電変換素子を1次元あるいは2次元に配列した固体撮像装置はディジタルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリなどに数多く搭載されている。固体撮像装置には例えばCCD撮像装置やCMOSプロセスによって周辺回路も一体的に形成したCMOSセンサに代表される増幅型固体撮像装置がある。   Many solid-state imaging devices in which photoelectric conversion elements such as photodiodes are arranged one-dimensionally or two-dimensionally are mounted on digital cameras, video cameras, copying machines, facsimiles, and the like. Solid-state imaging devices include, for example, a CCD imaging device and an amplification type solid-state imaging device represented by a CMOS sensor in which peripheral circuits are integrally formed by a CMOS process.

これらの固体撮像装置は多画素化の傾向に有り、1画素の面積の縮小にともないフォトダイオード面積もまた減少していく傾向にある。したがってより小さな信号電荷量を扱う必要が生じ、ノイズ成分となる暗電流をより小さくしていく必要性、あるいは実効的にフォトダイオード面積を大きくする必要性が生じてきている。そのための一手段として特許文献1に開示されたように画素ごとに形成されたフローティングディフュージョン領域(浮遊拡散領域)を導電体により接続して、共通の増幅用MOSトランジスタにて増幅して読み出すことによって、単位画素あたりのトランジスタ数を削減しフォトダイオード面積を大きく保つ方法がある。   These solid-state imaging devices tend to have a larger number of pixels, and the photodiode area also tends to decrease as the area of one pixel is reduced. Therefore, it is necessary to handle a smaller amount of signal charge, and there is a need to reduce the dark current as a noise component or to effectively increase the photodiode area. As one means for this purpose, as disclosed in Patent Document 1, floating diffusion regions (floating diffusion regions) formed for each pixel are connected by a conductor, and amplified by a common amplification MOS transistor and read out. There is a method of keeping the photodiode area large by reducing the number of transistors per unit pixel.

また、固体撮像装置の面積が大きくなると特許文献2あるいは特許文献3に開示されたようにフォトダイオードやトランジスタの基板電位を強固にとりシェーディングを抑制するためにウエルコンタクトを取る必要がある。   Further, when the area of the solid-state imaging device is increased, as disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 3, it is necessary to make a well contact in order to firmly hold the substrate potential of the photodiode or transistor and suppress shading.

さらに、撮像素子内、あるいは周辺回路部分では使用するMOSトランジスタの微細化は不可欠になるため、いわゆるLDD(Lightly-Doped-Drain)構造を有するトランジスタ構造が広く用いられている。   Further, since miniaturization of MOS transistors to be used is indispensable in the image sensor or in the peripheral circuit portion, transistor structures having a so-called LDD (Lightly-Doped-Drain) structure are widely used.

特開2000−232216号公報(図4)Japanese Patent Laid-Open No. 2000-232216 (FIG. 4) 特開2001−332714号公報(図7、図10)JP 2001-332714 A (FIGS. 7 and 10) 特開2001−230400号公報(図1、図16)JP 2001-230400 A (FIGS. 1 and 16)

ところで、上記撮像素子においてウエルコンタクトをフォトダイオード間に形成するときに、ウエルコンタクトとフォトダイオード間の素子分離を図るために素子分離領域を配置するが、その上にポリシリコン等の導電層が形成され、その導電層にLDD(Lightly-Doped-Drain)構造を有するトランジスタ作成に伴うサイドウォールが形成される場合がある。   By the way, when the well contact is formed between the photodiodes in the imaging device, an element isolation region is arranged for element isolation between the well contact and the photodiode, and a conductive layer such as polysilicon is formed thereon. In some cases, a side wall accompanying formation of a transistor having an LDD (Lightly-Doped-Drain) structure is formed in the conductive layer.

本発明者は上記サイドウォールの配置によっては、フォトダイオードの暗電流が増大する問題が生じることを見出した。   The present inventor has found that there is a problem that the dark current of the photodiode increases depending on the arrangement of the sidewalls.

本発明の光電変換装置は、第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域内に形成された第2導電型の第2の半導体領域を有する光電変換素子と、前記第1の半導体領域内に形成され、前記第1の半導体領域に電気的に接続された第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域と前記第2半導体領域との間に設けられた素子分離領域と、前記素子分離領域の上に設けられた導電層と、前記素子分離領域下に設けられた第1導電型の第4の半導体領域とを有し、前記導電層の側面にサイドウォールを有し、
前記素子分離領域の幅をc、前記サイドウォールの幅をb、前記第3の半導体領域側の前記素子分離領域の端部と前記導電層の前記第3の半導体領域側の端部との距離をaとしたとき、
c>a≧bの関係にあることを特徴とする。
The photoelectric conversion device of the present invention includes a first conductive type first semiconductor region, a photoelectric conversion element having a second conductive type second semiconductor region formed in the first semiconductor region, and the first conductive type. A third semiconductor region of a first conductivity type formed in one semiconductor region and electrically connected to the first semiconductor region, and between the third semiconductor region and the second semiconductor region An element isolation region provided; a conductive layer provided on the element isolation region; and a fourth semiconductor region of a first conductivity type provided below the element isolation region; Have side walls on the sides,
The width of the element isolation region is c, the width of the sidewall is b, and the distance between the end of the element isolation region on the third semiconductor region side and the end of the conductive layer on the third semiconductor region side Is a
The relationship is c> a ≧ b.

また本発明の光電変換装置は、第1導電型の第1の半導体領域と前記第1の半導体領域内に形成された第2導電型の第2の半導体領域とを有する光電変換素子と、前記1の半導体領域内に形成され、前記第1の半導体領域に電気的に接続された第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域と前記第2半導体領域との間に設けられた素子分離領域と、前記素子分離領域の上に設けられた導電層と、前記素子分離領域下に設けられた第1導電型の第4の半導体領域とを有し、前記導電層の側面にサイドウォールを有し、
前記サイドウォールが前記素子分離領域上にあって且つ前記サイドウォールの外側端部が前記素子分離領域の端部を超えないように配されていることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion device including a first conductivity type first semiconductor region and a second conductivity type second semiconductor region formed in the first semiconductor region; A third semiconductor region of a first conductivity type formed in one semiconductor region and electrically connected to the first semiconductor region, and between the third semiconductor region and the second semiconductor region An element isolation region provided; a conductive layer provided on the element isolation region; and a fourth semiconductor region of a first conductivity type provided below the element isolation region; Have side walls on the sides,
The sidewall is on the element isolation region, and an outer end portion of the sidewall is arranged so as not to exceed an end portion of the element isolation region.

本発明の固体撮像装置は上記本発明の光電変換装置を用いたものである。   The solid-state imaging device of the present invention uses the photoelectric conversion device of the present invention.

本発明の固体撮像システムは上記本発明の固体撮像装置を用いたものである。   The solid-state imaging system of the present invention uses the solid-state imaging device of the present invention.

本発明によれば、暗電流の発生が少ないサイドウォールの配置を行うことで、高速読み出しをした際にも高感度でかつ低暗電流な光電変換装置及び固体撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a photoelectric conversion device and a solid-state imaging device that have high sensitivity and low dark current even when high-speed reading is performed by arranging the sidewalls that generate little dark current.

本発明の光電変換装置の実施形態及び固体撮像装置の第1実施例の断面図で ある。It is sectional drawing of Embodiment 1 of the photoelectric conversion apparatus of this invention, and 1st Example of a solid-state imaging device. 本発明の光電変換装置及び固体撮像装置の比較例の断面図である。It is sectional drawing of the comparative example of the photoelectric conversion apparatus of this invention, and a solid-state imaging device. 本発明の固体撮像装置の実施形態の平面図である。It is a top view of an embodiment of a solid imaging device of the present invention. 本発明の固体撮像装置の第1実施例の平面図である。1 is a plan view of a first embodiment of a solid-state imaging device of the present invention. 図4の点線で囲まれた画素ユニットの等価回路図を示したものである。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a pixel unit surrounded by a dotted line in FIG. 4. 本発明の光電変換装置及び固体撮像装置の比較例の平面図である。It is a top view of the comparative example of the photoelectric conversion apparatus and solid-state imaging device of this invention. 本発明の固体撮像システムとして、上記実施形態の光電変換装置を用いた固 体撮像装置又は上記実施例1の固体撮像装置を用いたときの構成図である。It is a block diagram when the solid-state imaging device using the photoelectric conversion device of the embodiment or the solid-state imaging device of Example 1 is used as the solid-state imaging system of the present invention. 本発明の固体撮像装置の実施形態の平面図である。It is a top view of an embodiment of a solid imaging device of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明による光電変換装置の実施形態を示す断面図である。図2は本発明に関連する比較例を示す断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a photoelectric conversion device according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a comparative example related to the present invention.

図1において、301は例えばN型のウエハ基板(半導体基板)、302はP型のウエル(半導体領域)、101a,101bはN型の拡散層(半導体領域)で、ウエル302との間で接合部を形成しフォトダイオードを構成している。303b,303aは素子分離領域、たとえばLOCOS(local oxidation of Silicon)膜である。素子分離領域303b,303aの下にはチャネルストップ層となるP+型半導体領域からなる307b,307aがそれぞれ形成されている。304は素子分離領域303b上に設けられた導電層で、例えばポリシリコンにより形成されている。308は導電層の側面に形成されるシリコン酸化膜等からなるいわゆるサイドウォールである。ウエルコンタクトはP++の拡散層306を介してP型のウエル302の電位を規定している。 In FIG. 1, for example, 301 is an N-type wafer substrate (semiconductor substrate), 302 is a P-type well (semiconductor region), 101 a and 101 b are N-type diffusion layers (semiconductor regions), and are bonded to the well 302. A photodiode is formed by forming a portion. 303b and 303a are element isolation regions, for example, LOCOS (local oxidation of silicon) films. Under the element isolation regions 303b and 303a, 307b and 307a made of P + type semiconductor regions serving as channel stop layers are formed, respectively. 304 is a conductive layer provided on the element isolation region 303b, and is formed of, for example, polysilicon. Reference numeral 308 denotes a so-called sidewall made of a silicon oxide film or the like formed on the side surface of the conductive layer. The well contact defines the potential of the P-type well 302 via the P ++ diffusion layer 306.

なお、コンタクトはウエルコンタクトとしているが、ウエハに直接N型の拡散層101a,101bを設ける場合には基板コンタクトとなる。   Although the contact is a well contact, it becomes a substrate contact when the N type diffusion layers 101a and 101b are directly provided on the wafer.

図2において、n型の基板1101上にp型のウエル1102が形成され、その中にフォトダイオード(N型拡散層)1001と1002、またそれらの間に高濃度のp++型のウエルコンタクトの拡散層(P++層)1003が素子分離領域1103、1104に挟さまれる形で形成されている。各々の素子分離領域の下にはそれぞれチャネルストップ層となるp+型半導体領域1105,1106がそれぞれ形成されている。また、素子分離領域1103上のポリシリコン配線1004の両側にはサイドウォール層1107,1108が形成されている。 In FIG. 2, a p-type well 1102 is formed on an n-type substrate 1101, photodiodes (N-type diffusion layers) 1001 and 1002, and a high concentration p ++ type well contact between them. The diffusion layer (P ++ layer) 1003 is formed so as to be sandwiched between the element isolation regions 1103 and 1104. Under each element isolation region, p + type semiconductor regions 1105 and 1106 are formed as channel stop layers, respectively. In addition, sidewall layers 1107 and 1108 are formed on both sides of the polysilicon wiring 1004 on the element isolation region 1103.

比較例を示す図2と本発明に係わる実施形態を示す図1との対比から明らかなように、図2ではウエルコンタクトの拡散層(P++層)1003とチャネルストップ層1105とが離れているのに対して、図1ではウエルコンタクトの拡散層306とチャネルストップ層307bが接続されている。 As is clear from a comparison between FIG. 2 showing the comparative example and FIG. 1 showing the embodiment according to the present invention, the well contact diffusion layer (P ++ layer) 1003 and the channel stop layer 1105 are separated from each other in FIG. In contrast, in FIG. 1, the well contact diffusion layer 306 and the channel stop layer 307b are connected.

そして、図2に示すように、高濃度のP++層1003とチャネルストップ層1105、を介してN型のフォトダイオード領域1001に至る間にPの薄いウエル層が介在しているので、図2のX-X´間のポテンシャルの概念図に示すように、この部分では少数キャリアである電子が他の領域に比べ高濃度に存在する為、その一部がポテンシャルの低いフォトダイオード内に取り込まれ暗電流の増大をもたらしてしまう。 As shown in FIG. 2, a thin P well layer is interposed between the high concentration P ++ layer 1003 and the channel stop layer 1105 to reach the N-type photodiode region 1001. As shown in the conceptual diagram of the potential between the two XX's, in this part, electrons that are minority carriers are present in a higher concentration than in other regions, so some of them are taken into the photodiode with low potential and darkened. This leads to an increase in current.

一方、図1に示すように、高濃度のP++層306からチャネルストップ層307bを介してN型のフォトダイオード領域101bに至るまで高濃度のP+層が形成されていることにより、図1のX-X´間のポテンシャルの概念図に示すように、少数キャリアである電子の濃度は低く抑えられており、暗電流の低減化が可能となる。 On the other hand, as shown in FIG. 1, a high-concentration P + layer is formed from the high-concentration P ++ layer 306 to the N-type photodiode region 101b through the channel stop layer 307b. As shown in the conceptual diagram of the potential between 1 and XX ′, the concentration of electrons which are minority carriers is kept low, and the dark current can be reduced.

図2のようなポテンシャルのポケットを生じないようにする為には、図1に示すように、素子分離領域303bのP++層306側の端部とポリシリコンの導電層304のP++層306側の端部間の距離aをサイドウォール308の幅bと同じか又は幅bよりも大きくとるようにすればよい。なぜならばポテンシャルのポケットが発生する原因は図2のウエル内に拡散層(P++層)1003を形成する過程で、先に形成されたサイドウォールによりポテンシャルポケットの部分へのP++層のイオン注入がなされなかったからである。また、素子分離幅をcとするとその上に導電層304を形成する為には距離aは素子分離幅cよりも小さくすることが求められる。以上の点から、a,b,cの関係は、c>a≧bとすればよい。この構成は、サイドウォールが素子分離領域上にあって且つサイドウォールの外側端部が素子分離領域の端部を超えないように配される構成でもある。 In order to not to cause the pocket of potential as shown in FIG. 2, as shown in FIG. 1, P of the P ++ layer 306 side end and the polysilicon conductive layer 304 of the isolation region 303b ++ The distance a between the end portions on the layer 306 side may be the same as the width b of the sidewall 308 or larger than the width b. Cause since the pocket of the potential is generated in the process of forming a diffusion layer (P ++ layer) 1003 in the well of FIG. 2, the side wall formed in the preceding P ++ layer to portions of the potential pocket This is because ion implantation was not performed. If the element isolation width is c, the distance a is required to be smaller than the element isolation width c in order to form the conductive layer 304 thereon. From the above points, the relationship between a, b, and c may be c> a ≧ b. This configuration is also a configuration in which the sidewall is on the element isolation region and the outer end portion of the sidewall does not exceed the end portion of the element isolation region.

一方、図2では距離aは素子分離幅cより小さく、素子分離領域上に形成されているものの、サイドウォールの幅bよりも小さくなってしまう為ポテンシャルポケットが発生し暗電流の増大を招く。本発明の実施形態は複数画素が一次元状又は2次元状に配された固体撮像装置の場合、特に効果的である。なぜならば、複数画素に対し1つのウエルコンタクトが存在する為に暗電流が増大した画素とそうでない画素が周期的(2画素共通ならば一行おき、4画素共通ならば3行おき)に発生してしまい著しく画質を劣化させてしまうからである。上述したようにc>a≧bとなるようにすることにより暗電流の少ない高S/Nな固体撮像装置を提供することができる。   On the other hand, in FIG. 2, although the distance a is smaller than the element isolation width c and is formed on the element isolation region, it becomes smaller than the sidewall width b, so that a potential pocket is generated and dark current increases. The embodiment of the present invention is particularly effective in the case of a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. This is because a pixel with increased dark current due to the existence of one well contact for a plurality of pixels and a pixel that is not so are generated periodically (every other row if two pixels are common, every third row if four pixels are common). This is because the image quality is significantly deteriorated. As described above, by setting c> a ≧ b, it is possible to provide a high S / N solid-state imaging device with little dark current.

なお、図1では素子分離領域303b上のみに導電層304を設けた形態を説明したが、素子分離領域303bの他に素子分離領域303a上にも導電層を設けた場合にも、本発明を適用でき、c>a≧b、言い換えればサイドウォールが素子分離領域上にあって且つサイドウォールの外側端部が素子分離領域の端部を超えないように配される構成とすることができる。   Note that although FIG. 1 illustrates a mode in which the conductive layer 304 is provided only on the element isolation region 303b, the present invention can be applied to a case where a conductive layer is provided on the element isolation region 303a in addition to the element isolation region 303b. In other words, c> a ≧ b, in other words, the side wall may be on the element isolation region and the outer end of the side wall may be arranged not to exceed the end of the element isolation region.

図3に示すように、画素のフォトダイオードを構成する拡散層101a,101bを2次元状に配し、2画素を1つのグループとして(101aと101b、101a′と101b′をそれぞれ1つのグループとする。)、ウエルコンタクトを2画素について(グループごとに)画素間(グループ内)に1つ配置した固体撮像装置においては、図2に示すような構成とすると、ウエルコンタクトから第1行及び第3行の画素のフォトダイオード101a,101a′へ流入する少数キャリアIaの量よりも、ウエルコンタクトから第2行及び第4行の画素のフォトダイオード101b,101b′へ流入する少数キャリアIbの量が多くなる。そして、上記のように少数キャリアの拡散に差がでると、少数キャリアIaの量と少数キャリアIbの量が異なり、奇数行と偶数行とで暗電流のムラが生ずることになる。このような差が生じると一行おきに縞状のノイズが発生することになり画質が劣化する。特にこの現象は長秒の蓄積を行なった時にはより顕著となる。本実施形態の構成によれば、ポテンシャルポケットの発
生を抑え、暗電流差を少なくすることができる。図3では2画素を1つのグループとする例を示しているが、3画素以上をひとつのグループとしてもよい。この場合、ウエルコンタクトはグループを構成する画素数に合わせてグ
レープ内に複数設けても良い。
As shown in FIG. 3, diffusion layers 101a and 101b constituting a pixel photodiode are arranged two-dimensionally, and two pixels are grouped into one group (101a and 101b, 101a 'and 101b' are grouped as one group, respectively. In a solid-state imaging device in which one well contact is arranged between two pixels (for each group) and between pixels (within a group), the structure shown in FIG. The amount of minority carrier Ib flowing into the photodiodes 101b and 101b 'of the pixels in the second and fourth rows from the well contact is larger than the amount of minority carrier Ia flowing into the photodiodes 101a and 101a' of the pixels in the third row. Become more. When the minority carrier diffusion is different as described above, the amount of minority carrier Ia is different from the amount of minority carrier Ib, and dark current unevenness occurs between odd and even rows. When such a difference occurs, striped noise occurs every other line, and the image quality deteriorates. In particular, this phenomenon becomes more prominent when long seconds are accumulated. According to the configuration of the present embodiment, the generation of potential pockets can be suppressed and the dark current difference can be reduced. Although FIG. 3 shows an example in which two pixels are grouped, three or more pixels may be grouped. In this case, a plurality of well contacts may be provided in the grape in accordance with the number of pixels constituting the group.

本発明の実施形態の構成は、複数のフォトダイオードからの信号電荷を、各光電変換素子ごとに独立に形成されたフローティングディフュージョンを介して、共通の増幅用MOSトランジスタにて増幅して読み出しを行なう固体撮像装置の場合に好適に適用できる。   In the configuration of the embodiment of the present invention, signal charges from a plurality of photodiodes are amplified and read by a common amplification MOS transistor via floating diffusions formed independently for each photoelectric conversion element. It can be suitably applied to a solid-state imaging device.

例えば特許文献1に見られるように、2画素で増幅用MOSトランジスタを共通化したレイアウトを考えたときに、ウエルコンタクトを取っていない場合、読み出し時の駆動速度を上げようとすると基板の電位が安定するのに長い時間が必要になり、高速読み出しが難しくなる。   For example, as seen in Patent Document 1, when considering a layout in which two pixels share an amplifying MOS transistor, if the well contact is not taken, the potential of the substrate is increased when trying to increase the driving speed at the time of reading. It takes a long time to stabilize, making high-speed reading difficult.

また、画素ごとにウエルコンタクトを取るとその分だけフォトダイオードの面積が小さくなる為にせっかくの画素共通の効果が低減してしまう。   Further, if a well contact is made for each pixel, the area of the photodiode is reduced by that amount, so that the common effect of the pixel is reduced.

そこで、ウエルコンタクトを複数画素あたり1つ取る一方、そのウエルコンタクトのレイアウトによって、画素行(フォトダイオードの行)間で暗電流に差が生じるという課題に対して本実施形態の構成をとることで対処することができる。   Therefore, by adopting the configuration of this embodiment for the problem that a well contact is taken for each of a plurality of pixels, and the layout of the well contact causes a difference in dark current between pixel rows (photodiode rows). Can be dealt with.

また、図8に示すように増幅用MOSトランジスタを共通とする画素101a,と101bを第1のグループ、増幅用MOSトランジスタを共通とする画素101a′と101b′第2のグループとしたとき、ウエルコンタクトは、第1のグループの画素と、その画素に隣接する第2のグループの画素との間の、すなわち、第1のグループ内の第2の半導体領域と、前記第1のグループとは異なる第2のグループ内に配された、前記第1のグループ内の第2の半
導体領域と隣接する第2の半導体領域との間の、第1の半導体領域(ウエル領域)内に形成されるようにしてもよい。特に図4に示すように、増幅用MOSトランジスタを複数の画素で共通とする構成の場合に、隣接するグループ間の画素101b、101a´の間に形成するのが、レイアウトが容易で好ましい。図4では、増幅用MOSトランジスタを2画素で共通とし、その2画素を1つのグループとする例を示しているが、増幅用MOSトランジスタを3画素以上で共通とし、3画素以上をひとつのグループとしてもよい。その場合、グループ間のみならずグループ内の画素間にウエルコンタクトを設けてもよい。
As shown in FIG. 8, when the pixels 101a and 101b having the common amplification MOS transistor are the first group, and the pixels 101a 'and 101b' having the common amplification MOS transistor are the second group, The contact is different from the first group between the first group of pixels and the second group of pixels adjacent to the pixel, that is, the second semiconductor region in the first group. Formed in a first semiconductor region (well region) disposed in the second group and between the second semiconductor region in the first group and the adjacent second semiconductor region. It may be. In particular, as shown in FIG. 4, in the case of a configuration in which the amplification MOS transistor is shared by a plurality of pixels, it is preferable to form between the pixels 101b and 101a 'between adjacent groups because the layout is easy. FIG. 4 shows an example in which the amplification MOS transistors are shared by two pixels and the two pixels are made into one group. However, the amplification MOS transistors are shared by three or more pixels, and three or more pixels are made into one group. It is good. In that case, well contacts may be provided not only between the groups but also between the pixels in the group.

上述したように、本発明は隣接する光電変換素子における暗電流差を低減又はなくすものであり、二つの光電変換素子間にウエルコンタクト又は基板コンタクトを設ける光電変換装置に適用されるが、より具体的には光電変換素子を1次元状に配列するラインセンサや2次元状に配列するエリアセンサである固体撮像装置に適用される。   As described above, the present invention reduces or eliminates the dark current difference between adjacent photoelectric conversion elements, and is applied to a photoelectric conversion apparatus in which a well contact or a substrate contact is provided between two photoelectric conversion elements. Specifically, the present invention is applied to a solid-state imaging device which is a line sensor in which photoelectric conversion elements are arranged one-dimensionally or an area sensor in which two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements are arranged.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

図4に本発明の第1の実施例の平面図を示す。図4において、PDはフォトダイオード(拡散層)、ACTは活性領域、POLはポリシリコン層、CNTはコンタクトホール、AL1はアルミニウム等の第1金属層、THはスルーホールを示している。   FIG. 4 shows a plan view of the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, PD is a photodiode (diffusion layer), ACT is an active region, POL is a polysilicon layer, CNT is a contact hole, AL1 is a first metal layer such as aluminum, and TH is a through hole.

図4において、101a,101b及び101a′は光電変換をするためのフォトダイオードのキャリア蓄積層となるN型拡散層、102aおよび102bはフォトダイオード(N型拡散層)101aおよび101bから信号電荷を読み出すための転送用MOSトランジスタのゲート電極、103aおよび103bは転送用MOSトランジスタのドレイン領域(フローティングディフュージョン(FD)領域となる)、104はフォトダイオード(N型拡散層)およびフローティングディフュージョン(FD)領域をリセットするためのリセット用MOSトランジスタのゲート電極、106は読み出した電荷を電圧変換するためのソースフォロアアンプとなる増幅用MOSトランジスタのゲート電極であり、増幅用MOSトランジスタのゲート電極とFD領域103aおよび103bとは配線105で接続されている。また、107は行選択用MOSトランジスタのゲート電極であり、ソースフォロアアンプとなる増幅用MOSトランジスタの出力を信号線108に選択的に出力する。109は画素領域のウエルコンタクトであり電源配線110を介して固定電位例えばグランド電位に固定されている(固定電圧源に接続されている(接地の場合を含む))。   In FIG. 4, 101a, 101b, and 101a 'are N-type diffusion layers that serve as carrier storage layers of photodiodes for photoelectric conversion, and 102a and 102b read signal charges from the photodiodes (N-type diffusion layers) 101a and 101b. The transfer MOS transistor has a gate electrode, 103a and 103b are the drain region of the transfer MOS transistor (becomes a floating diffusion (FD) region), and 104 is a photodiode (N-type diffusion layer) and a floating diffusion (FD) region. A gate electrode of a reset MOS transistor for resetting, 106 is a gate electrode of an amplifying MOS transistor serving as a source follower amplifier for voltage conversion of the read charge, and the gate electrode of the amplifying MOS transistor and the FD region 103a and 103b is connected by wiring 105. Reference numeral 107 denotes a gate electrode of the row selection MOS transistor, which selectively outputs the output of the amplification MOS transistor serving as a source follower amplifier to the signal line 108. Reference numeral 109 denotes a well contact in the pixel region, which is fixed to a fixed potential, for example, a ground potential via the power supply wiring 110 (connected to a fixed voltage source (including the case of grounding)).

図4において、一点鎖線で囲まれた領域は、二つのフォトダイオード(N型拡散層)、二つの転送用MOSトランジスタ、二つのフローティングディフュージョン、一つの増幅用MOSトランジスタ、一つのリセット用MOSトランジスタ、一つの選択用MOSトランジスタで構成される画素ユニットである。ここでは、二つのフォトダイオードは1グループを構成し、列方向に配列されたフォトダイオードが2m個(mは1以上の自然数)の場合は、m個のグループが構成される。四つのフォトダイオードで1グループを構成したときは、列方向に配列されたフォトダイオードが2m個(mは2以上の自然数)の場合は、m/2個のグループが構成される。そして転送用MOSトランジスタはフォトダイオードごとに設けられ、またフォトダイオードのグループごとに、リセット用MOSトランジスタ、選択用MOSトランジスタが設けられて画素ユニットが構成される。一つの画素ユニットには複数のフォトダイオード(N型拡散層)が設けられ、一つの画素ユニットは複数の画素を構成する。   In FIG. 4, the region surrounded by the alternate long and short dash line includes two photodiodes (N-type diffusion layer), two transfer MOS transistors, two floating diffusions, one amplification MOS transistor, one reset MOS transistor, This is a pixel unit composed of one selection MOS transistor. Here, two photodiodes form one group, and when there are 2m photodiodes arranged in the column direction (m is a natural number of 1 or more), m groups are formed. When one group is configured by four photodiodes, m / 2 groups are configured when there are 2m photodiodes (m is a natural number of 2 or more) arranged in the column direction. A transfer MOS transistor is provided for each photodiode, and a reset MOS transistor and a selection MOS transistor are provided for each photodiode group to constitute a pixel unit. One pixel unit is provided with a plurality of photodiodes (N-type diffusion layers), and one pixel unit constitutes a plurality of pixels.

図5は図4の点線で囲まれた画素ユニットの等価回路図を示したものである。図5では、101a,101bは拡散層ではなくフォトダイオードそのものを示し、102a,102b,104,106,107はゲート電極ではなく、それぞれ転送用MOSトランジスタ、リセット用MOSトランジスタ、増幅用MOSトランジスタ、選択用MOSトランジスタそのものを示している。フォトダイオード101a,101bはそれぞれ転送用MOSトランジスタ102a,102bを介してFD領域103に接続されている。全てのトランジスタのバックゲート電位、およびフォトダイオードのアノード電極はウエルコンタクト109を介して固定電位例えばグランド電位に固定されている。また、リセットトランジスタ104のドレイン端およびソースフォロアアンプのドレイン端はビアホールを介して電源電圧に固定されている。   FIG. 5 shows an equivalent circuit diagram of the pixel unit surrounded by a dotted line in FIG. In FIG. 5, 101a and 101b indicate not the diffusion layers but photodiodes themselves, and 102a, 102b, 104, 106 and 107 are not gate electrodes, but transfer MOS transistors, reset MOS transistors, amplification MOS transistors, and selection MOS transistors themselves, respectively. Is shown. The photodiodes 101a and 101b are connected to the FD region 103 via transfer MOS transistors 102a and 102b, respectively. The back gate potentials of all the transistors and the anode electrodes of the photodiodes are fixed to a fixed potential such as a ground potential via the well contact 109. Further, the drain end of the reset transistor 104 and the drain end of the source follower amplifier are fixed to the power supply voltage via a via hole.

図1は図4のA−A´の部分の断面図に相当する。図4のA−A´の部分の断面は、既に説明した第1実施形態の断面構成と同じなので、図1を用いて説明する。図1において、301は例えばN型のウエハ基板、302はP型のウエル、101a,101b及び101a´は隣接するN型拡散層で、ウエル302との間で接合部を形成しフォトダイオードを構成している。303bおよび303aは素子分離領域、たとえばLOCOS(local oxidation of Silicon)膜である。
素子分離領域303b,303aの下にはP+のチャネルストップ層307b,307aがそれぞれ形成されている。304は転送用トランジスタ102bのゲート電極で例えばポリシリコンにより形成されている。308はゲート電極304の側面に形成されるいわゆるサイドウォールである。ここでは導電層として転送用トランジスタ102bのゲート電極の場合を挙げたが、導電層としては選択用MOSトランジスタのゲート電極107、リセット用MOSトランジスタのゲート電極104、増幅用MOSトランジスタのゲート電極等が配置される場合もある。
1 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. The section taken along the line AA ′ in FIG. 4 is the same as the sectional configuration of the first embodiment already described, and will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 301 is, for example, an N-type wafer substrate, 302 is a P-type well, 101a, 101b and 101a ′ are adjacent N-type diffusion layers, and a junction is formed with the well 302 to constitute a photodiode. is doing. 303b and 303a are element isolation regions, for example, LOCOS (local oxidation of silicon) films.
P + channel stop layers 307b and 307a are formed under the element isolation regions 303b and 303a, respectively. Reference numeral 304 denotes a gate electrode of the transfer transistor 102b, which is made of, for example, polysilicon. Reference numeral 308 denotes a so-called sidewall formed on the side surface of the gate electrode 304. Here, the case where the gate electrode of the transfer transistor 102b is used as the conductive layer is described. However, the conductive layer includes the gate electrode 107 of the selection MOS transistor, the gate electrode 104 of the reset MOS transistor, the gate electrode of the amplification MOS transistor, and the like. Sometimes it is arranged.

サイドウォール308はその形成工程からMOSトランジスタのソースドレインを形成するような高濃度の拡散層(N++もしくはP++)のイオン注入を行なう前に形成されている。ウエルコンタクト109はP++の拡散層306を介してP型のウエル302の電位をとっている。 The sidewall 308 is formed before ion implantation of a high-concentration diffusion layer (N ++ or P ++ ) that forms the source / drain of the MOS transistor in the formation process. The well contact 109 takes the potential of the P-type well 302 via the P ++ diffusion layer 306.

既に本発明の実施形態に説明したように、図2に示すように、高濃度のP++層1003とチャネルストップ層1105、を介してN型のフォトダイオード領域1001に至る間にPの薄いウエル層が介在していると、図2のX-X´間のポテンシャルの概念図に示すように、この部分では少数キャリアである電子が他の領域に比べ高濃度に存在する為、その一部がポテンシャルの低いフォトダイオード内に取り込まれ暗電流の増大をもたらしてしまう。 As already described in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the P is thin while reaching the N-type photodiode region 1001 through the high-concentration P ++ layer 1003 and the channel stop layer 1105. When the well layer is interposed, as shown in the conceptual diagram of the potential between XX ′ in FIG. 2, electrons in the minority carriers are present in a higher concentration in this portion than in other regions, so a part thereof The dark current is increased by being taken into the photodiode having a low potential.

一方、本実施例では、図1に示すように、ウエルコンタクトの拡散層306とチャネルストップ層307bが接続され、高濃度のP++層306からチャネルストップ層307b、を介してN型のフォトダイオード領域101bに至るまで高濃度のP+層で形成されていることにより、少数キャリアである電子の濃度は低く抑えられており、暗電流の低減化が可能となる。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a well contact diffusion layer 306 and a channel stop layer 307b are connected, and an N-type photo is connected from the high-concentration P ++ layer 306 to the channel stop layer 307b. By forming the P + layer with a high concentration up to the diode region 101b, the concentration of electrons which are minority carriers is kept low, and the dark current can be reduced.

図2のようなポテンシャルのポケットを生じないようにする為には、既に説明したように、素子分離領域303bのP++層306側の端部とポリシリコンの導電層304のP++層306側の端部間の距離aをサイドウォール308の幅bと同じか又は幅bよりも大きくとるようにすればよく、また、距離aは素子分離幅cよりも小さくすればよい。従って、本実施例においてa,b,cの関係はc>a≧bとなるように設定される。この構成は、サイドウォールが素子分離領域上にあって且つサイドウォールの外側端部が素子分離領域の端部を超えないように配される構成でもある。 In order to not to cause the pocket of potential as shown in FIG. 2, as previously described, P ++ layer of the conductive layer 304 of the end portion and the polysilicon P ++ layer 306 side of the element isolation region 303b The distance a between the end portions on the 306 side may be the same as or larger than the width b of the sidewall 308, and the distance a may be smaller than the element isolation width c. Therefore, in this embodiment, the relationship of a, b, c is set so that c> a ≧ b. This configuration is also a configuration in which the sidewall is on the element isolation region and the outer end portion of the sidewall does not exceed the end portion of the element isolation region.

ここで図6に図2の比較例に対応する固体撮像装置の平面図を示す。図2は図6のAA′断面に相当する。図6において、2つのフォトダイオード1001と1002の間にウエルのコンタクト層1003が配設されている。また1001と1003の間にはポリシリコン配線1004が設けられている。   Here, FIG. 6 shows a plan view of a solid-state imaging device corresponding to the comparative example of FIG. FIG. 2 corresponds to the AA ′ cross section of FIG. In FIG. 6, a well contact layer 1003 is disposed between two photodiodes 1001 and 1002. Further, a polysilicon wiring 1004 is provided between 1001 and 1003.

断面構造としては図2に示すように、n型の基板1101上にp型のウエル1102が形成され、その中にフォトダイオード(拡散層)1001と1002、またそれらの間に高濃度のp++型のウエルコンタクト領域1003が素子分離領域1103、1104を挟む形で形成されている。各々の素子分離領域1103、1104の下にはそれぞれp+型のチャネルストップ層1105,1106がそれぞれ形成されている。 As shown in FIG. 2, the cross-sectional structure includes a p-type well 1102 formed on an n-type substrate 1101, photodiodes (diffusion layers) 1001 and 1002, and a high-concentration p + therebetween. A + -type well contact region 1003 is formed so as to sandwich the element isolation regions 1103 and 1104. Under the respective element isolation regions 1103 and 1104, p + type channel stop layers 1105 and 1106 are formed, respectively.

また、ポリシリコン配線1004の両側にはサイドウォール層1107,1108が形成されている。このサイドウォール層は固体撮像装置内のMOSトランジスタを形成する際に副次的に形成される。   Further, sidewall layers 1107 and 1108 are formed on both sides of the polysilicon wiring 1004. This sidewall layer is formed as a secondary when the MOS transistor in the solid-state imaging device is formed.

フォトダイオード(N型拡散層)、転送用MOSトランジスタ、増幅用MOSトランジスタ、リセット用MOSトランジスタ、選択用MOSトランジスタを有する画素(ここでは、複数のフォトダイオード、複数の転送用MOSトランジスタに対して共通の増幅用MOSトランジスタを用いた構成となっている)を有する構成であるが、本発明において、各トランジスタはMOSトランジスタに限定されず、VMIS(Threshold Voltage Modulation Image Sensor)、BCAST(Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array)、LBCAST(Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array)等も適用可能である。とくにBCASTやLBCASTに対しては増幅用MOSトランジスタをJFETトランジスタに置き換えることで、本質的な変更を伴わずに実現できる。また、光電変換部に蓄積された信号電荷を画素に備わったトランジスタの制御電極に導き、増幅された信号を主電極から出力するタイプのセンサが本実施形態の画素に用いることできる。増幅用トランジスタとしてSITを使ったSIT型イメージセンサ(A.Yusa、J.Nishizawa etal.,“SIT image sensor: Design consideration andcharacteristics,”.. IEEE trans. Vol. ED-33, pp.735-742,June 1986.)、バイポーラトランジスタを使ったBASIS (N.Tanaka et al., “A 310K pixel bipolar imager (BASIS),”.. IEEETrans. Electron Devices, vol.35, pp. 646-652, may 1990)、制御電極が空乏化するJFETを使ったCMD (中村ほか“ゲート蓄積型MOSフォトトランジスタイメージセンサ”,テレビ学会誌,41,11,pp.1075-1082 Nov.,1987)などがある。   A pixel having a photodiode (N-type diffusion layer), a transfer MOS transistor, an amplification MOS transistor, a reset MOS transistor, and a selection MOS transistor (here, common to a plurality of photodiodes and a plurality of transfer MOS transistors) In the present invention, each transistor is not limited to a MOS transistor, but is a VMIS (Threshold Voltage Modulation Image Sensor), BCAST (Buried Charge Accumulator and Sensing transistor arrays) and LBCAST (Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor arrays) are also applicable. In particular, BCAST and LBCAST can be realized without substantial change by replacing the amplification MOS transistor with a JFET transistor. In addition, a sensor of a type that guides signal charges accumulated in the photoelectric conversion unit to a control electrode of a transistor provided in the pixel and outputs an amplified signal from the main electrode can be used for the pixel of this embodiment. SIT type image sensor using SIT as an amplifying transistor (A. Yusa, J. Nishizawa et al., “SIT image sensor: Design consideration and characteristics,”. IEEE trans. Vol. ED-33, pp.735-742, June 1986), BASIS using bipolar transistors (N. Tanaka et al., “A 310K pixel bipolar imager (BASIS),”. IEEETrans. Electron Devices, vol.35, pp. 646-652, may 1990) CMD using a JFET with a depleted control electrode (Nakamura et al. “Gate Storage MOS Phototransistor Image Sensor”, TV Society Journal, 41, 11, pp. 1075-1082 Nov., 1987).

また本実施例では、増幅用MOSトランジスタを複数の画素で共通とし、選択用MOSトランジスタ、リセット用MOSトランジスタも複数の画素で共通とする構成を示しているが、各画素ごとに増幅用MOSトランジスタ、選択用MOSトランジスタ、リセット用MOSトランジスタを設ける場合にも同様に本発明を用いることができ、素子分離領域303bのP++層306側の端部とポリシリコンの導電層304のP++層306側の端部間の距離aをサイドウォール308の幅bと同じか又は幅bよりも大きくとるようし、また、距離aは素子分離幅cよりも小さくする(c>a≧b)。この構成は、サイドウォールが素子分離領域上にあって且つサイドウォールの外側端部が素子分離領域の端部を超えないように配される構成でもある。導電層としては、同様に、転送用トランジスタ102bのゲート電極102a、選択用MOSトランジスタのゲート電極107、リセット用MOSトランジスタのゲート電極104、増幅
用MOSトランジスタのゲート電極106等を用いることができる。
In this embodiment, the amplification MOS transistor is shared by a plurality of pixels, and the selection MOS transistor and the reset MOS transistor are also shared by a plurality of pixels. However, the amplification MOS transistor is provided for each pixel. , the select MOS transistors, can also be used similarly present invention in the case of providing the MOS transistor for resetting, P of the P ++ layer 306 side end and the polysilicon conductive layer 304 of the isolation region 303b ++ The distance a between the end portions on the layer 306 side is set to be equal to or larger than the width b of the sidewall 308, and the distance a is made smaller than the element isolation width c (c> a ≧ b). . This configuration is also a configuration in which the sidewall is on the element isolation region and the outer end portion of the sidewall does not exceed the end portion of the element isolation region. Similarly, the gate electrode 102a of the transfer transistor 102b, the gate electrode 107 of the selection MOS transistor, the gate electrode 104 of the reset MOS transistor, the gate electrode 106 of the amplification MOS transistor, and the like can be used as the conductive layer.

図7は、本発明の撮像装置として、前述した実施形態の光電変換装置を用いた固体撮像装置又は上記実施例1の固体撮像装置を用いた撮像システムの構成図である。撮像システムは、レンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア2001、被写体の光学像を固体撮像素子2004に結像させるレンズ2002、レンズ2002を通った光量を可変するための絞り2003、レンズ2002で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子2004(上記の実施形態で説明した光電変換装置を含む固体撮像装置又は実施例1の固体撮像装置に相当する)、固体撮像素子2004から出力される画像信号に各種の補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路2005、固体撮像素子2004より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うA/D変換器2006、A/D変換器2006より出力された画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する信号処理部2007、固体撮像素子2004及び撮像信号処理回路2005及びA/D変換器2006及び信号処理部2007に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部2008で構成される。なお、2005〜2008の各回路は固体撮像素子2004と同一チップ上に形成しても良い。また、各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部2009、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部2010、記録媒体に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部2011、画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体2012、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース(I/F)部2013で固体撮像システムは構成される。   FIG. 7 is a configuration diagram of an imaging system using the solid-state imaging device using the photoelectric conversion device of the above-described embodiment or the solid-state imaging device of Example 1 as the imaging device of the present invention. The imaging system includes a barrier 2001 that serves as a lens switch and a main switch, a lens 2002 that forms an optical image of a subject on the solid-state imaging device 2004, an aperture 2003 that changes the amount of light passing through the lens 2002, and an image formed by the lens 2002. Output from the solid-state imaging device 2004 (corresponding to the solid-state imaging device including the photoelectric conversion device described in the above embodiment or the solid-state imaging device of Example 1) for capturing the captured subject as an image signal An image signal processing circuit 2005 that performs various corrections, clamps, and the like on the image signal to be processed, an A / D converter 2006 that performs analog-digital conversion of the image signal output from the solid-state image sensor 2004, and an A / D converter 2006. A signal processing unit 2 that performs various corrections on the output image data and compresses the data. 07, composed of a solid-state image sensor 2004 and an imaging signal processing circuit 2005 and A / D converter 2006 and the signal processor timing generator 2008 outputs various timing signals to the 2007. Each circuit of 2005 to 2008 may be formed on the same chip as the solid-state imaging device 2004. Also, an overall control / arithmetic unit 2009 for controlling various computations and the entire still video camera, a memory unit 2010 for temporarily storing image data, a recording medium control interface unit 2011 for recording or reading on a recording medium, A solid-state imaging system includes a removable recording medium 2012 such as a semiconductor memory for recording or reading image data, and an external interface (I / F) unit 2013 for communicating with an external computer or the like.

次に、図7の動作について説明する。バリア2001がオープンされるとメイン電源がオンされ、次にコントロール系の電源がオンし、さらに、A/D変換器2006などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、露光量を制御するために、全体制御・演算部2009は絞り2003を開放にし、固体撮像素子2004から出力された信号は、撮像信号処理回路2005をスルーしてA/D変換器2006へ出力される。A/D変換器2006は、その信号をA/D変換して、信号処理部2007に出力する。信号処理部2007は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部2009で行う。   Next, the operation of FIG. 7 will be described. When the barrier 2001 is opened, the main power supply is turned on, the control system power supply is turned on, and the power supply of the imaging system circuit such as the A / D converter 2006 is turned on. Then, in order to control the exposure amount, the overall control / arithmetic unit 2009 opens the aperture 2003, and the signal output from the solid-state imaging device 2004 passes through the imaging signal processing circuit 2005 to the A / D converter 2006. Is output. The A / D converter 2006 performs A / D conversion on the signal and outputs the signal to the signal processing unit 2007. Based on the data, the signal processing unit 2007 performs exposure calculation by the overall control / calculation unit 2009.

この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部2009は絞りを制御する。次に、固体撮像素子2004から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部2009で行う。その後、レンズ2002を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズ2002を駆動し測距を行う。   Brightness is determined based on the result of this photometry, and the overall control / calculation unit 2009 controls the aperture according to the result. Next, based on the signal output from the solid-state imaging device 2004, the high-frequency component is extracted and the distance to the subject is calculated by the overall control / calculation unit 2009. Thereafter, the lens 2002 is driven to determine whether or not it is in focus. When it is determined that the lens is not in focus, the lens 2002 is driven again to perform distance measurement.

そして、合焦が確認された後に本露光が始まる。露光が終了すると、固体撮像素子2004から出力された画像信号は、撮像信号処理回路2005において補正等がされ、さらにA/D変換器2006でA/D変換され、信号処理部2007を通り全体制御・演算2009によりメモリ部2010に蓄積される。その後、メモリ部2010に蓄積されたデータは、全体制御・演算部2009の制御により記録媒体制御I/F部2011を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体2012に記録される。また外部I/F部2013を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。   Then, after the in-focus state is confirmed, the main exposure starts. When the exposure is completed, the image signal output from the solid-state imaging device 2004 is corrected and the like in the imaging signal processing circuit 2005, further A / D converted by the A / D converter 2006, and totally controlled through the signal processing unit 2007. Accumulated in the memory unit 2010 by the operation 2009. Thereafter, the data stored in the memory unit 2010 is recorded on a removable recording medium 2012 such as a semiconductor memory through the recording medium control I / F unit 2011 under the control of the overall control / arithmetic unit 2009. Further, the image may be processed by directly inputting to a computer or the like through the external I / F unit 2013.

本発明は固体撮像装置、およびそれを用いたディジタルカメラ、ビデオカメラ、複写機、ファクシミリなどの固体撮像システムに用いることができる。   The present invention can be used in a solid-state imaging device and a solid-state imaging system such as a digital camera, a video camera, a copying machine, and a facsimile using the same.

101a,101b フォトダイオード
102a,102b 転送トランジスタのゲート電極
103a,103b 転送トランジスタのドレイン電極
104 リセットトランジスタ
105フローティングディフュージョン(FD)領域
106 ソースフォロアアンプ
107 行選択トランジスタ
108信号線
109 ウエルコンタクト
110 電源配線
301 シリコンN基板
302 Pウエル
303b、303a´ 素子分離層
304 転送トランジスタのゲート電極
305 リセットトランジスタのゲート電極
306 P+拡散層
307 チャネルストップ層
308 サイドウォール
1001,1002 フォトダイオード
1003 ウエルコンタクト
1004 ポリシリコン配線
1101 n型基板
1102 p型ウエル
1103,1104素子分離領域
1105,1106 p型チャネルストップ層
1107,1108 サイドウォール
2001 バリア
2002 レンズ
2003 絞り
2004 固体撮像素子
2005 撮像信号処理回路
2006 A/D変換器
2007 信号処理部
2008 タイミング発生部
2009 全体制御・演算部
2010 メモリ部
2011 記録媒体制御インターフェース(I/F)部
2012 記録媒体
2013 外部インターフェース(I/F)部
101a, 101b photodiode
102a, 102b Transfer transistor gate electrode
103a, 103b Drain electrode of transfer transistor
104 Reset transistor
105 Floating diffusion (FD) area
106 Source follower amplifier
107 row select transistor
108 signal lines
109 Well contact
110 Power supply wiring
301 Silicon N substrate
302 P-well
303b, 303a´ element isolation layer
304 Gate electrode of transfer transistor
305 Reset transistor gate electrode
306 P + diffusion layer
307 channel stop layer
308 sidewall
1001,1002 photodiode
1003 Well contact
1004 Polysilicon wiring
1101 n-type substrate
1102 p-type well
1103,1104 isolation region
1105,1106 p-type channel stop layer
1107,1108 Sidewall 2001 Barrier 2002 Lens 2003 Aperture 2004 Solid-state imaging device 2005 Imaging signal processing circuit 2006 A / D converter 2007 Signal processing unit 2008 Timing generation unit 2009 Overall control / calculation unit 2010 Memory unit 2011 Recording medium control interface (I / F) section 2012 recording medium 2013 external interface (I / F) section

本発明は、光電変換装置の製造方法に関する。  The present invention relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion device.

Claims (11)

第1導電型の第1の半導体領域と、前記第1の半導体領域内に形成された第2導電型の第2の半導体領域を有する光電変換素子と、前記第1の半導体領域内に形成され、前記第1の半導体領域に電気的に接続された第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域と前記第2半導体領域との間に設けられた素子分離領域と、前記素子分離領域の上に設けられた導電層と、前記素子分離領域下に設けられた第1導電型の第4の半導体領域とを有し、前記導電層の側面にサイドウォールを有し、
前記素子分離領域の幅をc、前記サイドウォールの幅をb、前記第3の半導体領域側の前記素子分離領域の端部と前記導電層の前記第3の半導体領域側の端部との距離をaとしたとき、
c>a≧bの関係にあることを特徴とする光電変換装置。
A photoelectric conversion element having a first semiconductor region of a first conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type formed in the first semiconductor region, and formed in the first semiconductor region. A third semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first semiconductor region, an element isolation region provided between the third semiconductor region and the second semiconductor region, A conductive layer provided on the element isolation region; a first conductivity type fourth semiconductor region provided below the element isolation region; and a sidewall on a side surface of the conductive layer;
The width of the element isolation region is c, the width of the sidewall is b, and the distance between the end of the element isolation region on the third semiconductor region side and the end of the conductive layer on the third semiconductor region side Is a
A photoelectric conversion device having a relationship of c> a ≧ b.
第1導電型の第1の半導体領域と前記第1の半導体領域内に形成された第2導電型の第2の半導体領域とを有する光電変換素子と、前記1の半導体領域内に形成され、前記第1の半導体領域に電気的に接続された第1導電型の第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域と前記第2半導体領域との間に設けられた素子分離領域と、前記素子分離領域の上に設けられた導電層と、前記素子分離領域下に設けられた第1導電型の第4の半導体領域とを有し、前記導電層の側面にサイドウォールを有し、
前記サイドウォールが前記素子分離領域上にあって且つ前記サイドウォールの外側端部が前記素子分離領域の端部を超えないように配されていることを特徴とする光電変換装置。
A photoelectric conversion element having a first conductivity type first semiconductor region and a second conductivity type second semiconductor region formed in the first semiconductor region; and formed in the first semiconductor region; A third semiconductor region of a first conductivity type electrically connected to the first semiconductor region; an element isolation region provided between the third semiconductor region and the second semiconductor region; A conductive layer provided on the element isolation region; a first conductivity type fourth semiconductor region provided below the element isolation region; and a side wall on the side of the conductive layer,
The photoelectric conversion device, wherein the sidewall is on the element isolation region, and an outer end portion of the sidewall is arranged not to exceed an end portion of the element isolation region.
請求項1又は2に記載の光電変換装置において、前記第3の半導体領域が前記第4の半導体領域と接していることを特徴とする光電変換装置。 3. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the third semiconductor region is in contact with the fourth semiconductor region. 請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置において、前記第2の半導体領域に蓄積されたキャリアを転送するための転送用トランジスタを有し、前記導電層は、前記転送用トランジスタのゲート電極の一部をなしていることを特徴とする光電変換装置。 4. The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising: a transfer transistor for transferring carriers accumulated in the second semiconductor region, wherein the conductive layer includes the transfer transistor. A photoelectric conversion device comprising a part of the gate electrode. 請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置において、更に、浮遊拡散領域と、前記第2の半導体領域毎に設けられ、前記第2の半導体領域に蓄積されたキャリアを前記浮遊拡散領域に転送する転送用トランジスタと、前記浮遊拡散領域とゲート電極が接続される増幅用トランジスタと、前記増幅用トランジスタに接続される選択用トランジスタと、少なくとも前記浮遊拡散領域をリセットするリセット用トランジスタを有し、
前記導電層は、前記転送用トランジスタのゲート電極、前記増幅用トランジスタのゲート電極、前記選択用トランジスタのゲート電極、前記リセット用トランジスタのゲート電極のいずれかの一部をなしていることを特徴とする光電変換装置。
4. The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising: a floating diffusion region and a carrier that is provided for each of the second semiconductor regions and accumulates in the second semiconductor region. A transfer transistor for transferring to the diffusion region, an amplifying transistor connected to the floating diffusion region and the gate electrode, a selection transistor connected to the amplifying transistor, and a reset transistor for resetting at least the floating diffusion region Have
The conductive layer is a part of any one of a gate electrode of the transfer transistor, a gate electrode of the amplification transistor, a gate electrode of the selection transistor, and a gate electrode of the reset transistor. A photoelectric conversion device.
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置を用いた固体撮像装置であって、
前記第2の半導体領域は前記第1の半導体領域内に1次元状又は2次元状に配され、一方向に配列された複数の第2の半導体領域は所定数毎にグループを構成し、各グループ毎に前記第3の半導体領域を有し、
前記第3の半導体領域は、前記グループ内の少なくとも一カ所の隣接する前記第2の半導体領域間の前記第1の半導体領域内に形成されており、
前記素子分離領域は前記第3の半導体領域と前記隣接する第2半導体領域の間にそれぞれ設けられ、前記第4の半導体領域は各素子分離領域下に設けられ、前記導電層は少なくとも一方の前記素子分離領域の上に設けられていることを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device using the photoelectric conversion device according to claim 1,
The second semiconductor regions are arranged one-dimensionally or two-dimensionally in the first semiconductor region, and a plurality of second semiconductor regions arranged in one direction constitute a group every predetermined number, Each group has the third semiconductor region,
The third semiconductor region is formed in the first semiconductor region between at least one adjacent second semiconductor region in the group;
The element isolation region is provided between the third semiconductor region and the adjacent second semiconductor region, the fourth semiconductor region is provided under each element isolation region, and the conductive layer is at least one of the A solid-state image pickup device provided on an element isolation region.
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電変換装置を用いた固体撮像装置であって、
前記第2の半導体領域は前記第1の半導体領域内に1次元状又は2次元状に配され、一方向に配列された複数の第2の半導体領域は所定数毎にグループを構成し、
前記第3の半導体領域は、第1のグループ内の第2の半導体領域と、前記第1のグループ内の前記第2の半導体領域と隣接する、前記第1のグループとは異なる第2のグループ内に配された第2の半導体領域との間の、前記第1の半導体領域内に形成されており、
前記素子分離領域は、前記第3の半導体領域と、前記第3の半導体領域に隣接する第1及び第2のグループの第2半導体領域との間にそれぞれ設けられ、前記第4の半導体領域は各素子分離領域下に設けられ、前記導電層は少なくとも一方の前記素子分離領域の上に設けられていることを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device using the photoelectric conversion device according to claim 1,
The second semiconductor regions are arranged one-dimensionally or two-dimensionally in the first semiconductor region, and a plurality of second semiconductor regions arranged in one direction constitute a group every predetermined number,
The third semiconductor region includes a second semiconductor region in the first group and a second group different from the first group adjacent to the second semiconductor region in the first group. Formed in the first semiconductor region between the second semiconductor region disposed inside,
The element isolation region is provided between the third semiconductor region and the first and second groups of second semiconductor regions adjacent to the third semiconductor region, and the fourth semiconductor region is A solid-state imaging device provided under each element isolation region, wherein the conductive layer is provided on at least one of the element isolation regions.
請求項6又は7に記載の固体撮像装置において、前記第2の半導体領域に蓄積されたキャリアを転送するための転送用トランジスタを有し、前記導電層は、前記転送用トランジスタのゲート電極の一部をなしていることを特徴とする固体撮像装置。 8. The solid-state imaging device according to claim 6, further comprising: a transfer transistor for transferring carriers accumulated in the second semiconductor region, wherein the conductive layer is a gate electrode of the transfer transistor. A solid-state imaging device characterized by comprising a part. 請求項6又は7に記載の固体撮像装置において、更に、前記光電変換素子ごとに設けられた浮遊拡散領域と、前記第2の半導体領域毎に設けられ、前記第2の半導体領域に蓄積されたキャリアを前記浮遊拡散領域に転送する転送用トランジスタと、前記浮遊拡散領域とゲート電極が接続される増幅用トランジスタと、前記増幅用トランジスタに接続される選択用トランジスタと、少なくとも前記浮遊拡散領域をリセットするリセット用トランジスタを有し、
前記導電層は、前記転送用トランジスタのゲート電極、前記増幅用トランジスタのゲート電極、前記選択用トランジスタのゲート電極、前記リセット用トランジスタのゲート電極のいずれかの一部をなしていることを特徴とする固体撮像装置。
8. The solid-state imaging device according to claim 6, further comprising: a floating diffusion region provided for each photoelectric conversion element; and a second diffusion region provided for each second semiconductor region, and accumulated in the second semiconductor region. A transfer transistor for transferring carriers to the floating diffusion region, an amplifying transistor connected to the floating diffusion region and a gate electrode, a selection transistor connected to the amplifying transistor, and at least resetting the floating diffusion region A resetting transistor,
The conductive layer is a part of any one of a gate electrode of the transfer transistor, a gate electrode of the amplification transistor, a gate electrode of the selection transistor, and a gate electrode of the reset transistor. Solid-state imaging device.
請求項9に記載の固体撮像装置において、前記増幅用トランジスタは、グループごとに共通して設けられていることを特徴とする固体撮像装置。 10. The solid-state imaging device according to claim 9, wherein the amplification transistor is provided in common for each group. 請求項6から10のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、
前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とする
固体撮像システム。
A solid-state imaging device according to any one of claims 6 to 10,
An optical system for imaging light onto the solid-state imaging device;
And a signal processing circuit for processing an output signal from the solid-state imaging device.
JP2011289883A 2011-12-28 2011-12-28 Method for manufacturing photoelectric conversion device Expired - Fee Related JP5414781B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011289883A JP5414781B2 (en) 2011-12-28 2011-12-28 Method for manufacturing photoelectric conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011289883A JP5414781B2 (en) 2011-12-28 2011-12-28 Method for manufacturing photoelectric conversion device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004254360A Division JP4916101B2 (en) 2004-09-01 2004-09-01 Photoelectric conversion device, solid-state imaging device, and solid-state imaging system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012099841A true JP2012099841A (en) 2012-05-24
JP5414781B2 JP5414781B2 (en) 2014-02-12

Family

ID=46391333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011289883A Expired - Fee Related JP5414781B2 (en) 2011-12-28 2011-12-28 Method for manufacturing photoelectric conversion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5414781B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014072485A (en) * 2012-10-01 2014-04-21 Renesas Electronics Corp Image pick-up device and manufacturing method therefor
WO2021117523A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state image sensor and electronic device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06224216A (en) * 1992-12-02 1994-08-12 Hyundai Electron Ind Co Ltd Transistor and its preparation
JPH07230968A (en) * 1994-02-17 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device
JPH09331051A (en) * 1995-06-16 1997-12-22 S I I R D Center:Kk Photoelectric conversion semiconductor device
JPH11307752A (en) * 1998-04-21 1999-11-05 Toshiba Corp Solid state image sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06224216A (en) * 1992-12-02 1994-08-12 Hyundai Electron Ind Co Ltd Transistor and its preparation
JPH07230968A (en) * 1994-02-17 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device
JPH09331051A (en) * 1995-06-16 1997-12-22 S I I R D Center:Kk Photoelectric conversion semiconductor device
JPH11307752A (en) * 1998-04-21 1999-11-05 Toshiba Corp Solid state image sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014072485A (en) * 2012-10-01 2014-04-21 Renesas Electronics Corp Image pick-up device and manufacturing method therefor
WO2021117523A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state image sensor and electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5414781B2 (en) 2014-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4916101B2 (en) Photoelectric conversion device, solid-state imaging device, and solid-state imaging system
US7456880B2 (en) Photoelectric conversion element having a plurality of semiconductor regions and including conductive layers provided on each isolation element region
JP4514188B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging device
US11605656B2 (en) Solid-state imaging device
KR101529094B1 (en) Solid-state imaging device and camera
TWI389307B (en) Solid-state imaging device and camera
US7709869B2 (en) Photoelectric conversion device, method of manufacturing the same, and image sensing system
US9711558B2 (en) Imaging device with photoelectric converter
WO2014002362A1 (en) Solid-state image pickup apparatus and method for manufacturing same
JP2008244021A (en) Solid state imaging device and camera using it
JP2013118345A (en) Solid-state imaging apparatus, camera, and method for designing solid-state imaging apparatus
US9362319B2 (en) Image pickup device
JP2019145619A (en) Imaging device and camera
US20140077067A1 (en) Solid-state imaging device
JP2013030510A (en) Solid state image pickup device, manufacturing method of the same, and electronic information apparatus
JP2017152481A (en) Pixel unit and image pick-up device
JP5414781B2 (en) Method for manufacturing photoelectric conversion device
JP5581698B2 (en) Solid-state image sensor
US11430827B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and camera
JP6536627B2 (en) Solid-state imaging device and electronic device
JP2019091937A (en) Image pickup device
US20240079432A1 (en) Photodetector and electronic apparatus
WO2023112729A1 (en) Semiconductor device and electronic apparatus
JP2019195183A (en) Solid-state image pickup device and electronic apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130719

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130911

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131112

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees