JP2013149757A5 - - Google Patents

Description

本発明の第２の側面は、半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置に係り、前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、前記複数の部分の間に、前記電荷蓄積領域に蓄積される電荷に対するポテンシャルバリアが形成され、前記複数の部分のそれぞれにおいて、前記半導体基板の深さ方向に沿った不純物濃度の積分をＮ１、前記複数の部分が並ぶ方向に沿った最大濃度部分を通る経路の不純物濃度の積分をＮ２としたときに、Ｎ１＞Ｎ２の関係を満たす。
本発明の第３の側面は、半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置に係り、前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、前記複数の部分の間に、前記第１半導体領域の部分が存在し、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に所定の大きさの逆バイアス電圧が印加されることにより、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域へ空乏領域が広がり、これによって前記第２半導体領域の全体が空乏化され、前記第２半導体領域のうち最後に空乏化される最終空乏化部分が、前記第１半導体領域のうち前記最終空乏化部分の側方に位置する部分から前記最終空乏化部分への空乏領域の広がりによって空乏化され、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に前記逆バイアス電圧が印加されることにより、前記第２半導体領域から前記第１半導体領域の前記部分へ空乏領域が広がり、これによって前記第１半導体領域の前記部分の全体が空乏化される。
本発明の第４の側面は、半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置に係り、前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、前記複数の部分の間に、前記電荷蓄積領域に蓄積される電荷に対するポテンシャルバリアが形成され、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への空乏領域の広がりによって前記第２半導体領域の全体が空乏化され、前記複数の部分の間隔は、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内である。

Claims (17)

1. 半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置であって、
   前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、
   前記複数の部分の間に、前記電荷蓄積領域に蓄積される電荷に対するポテンシャルバリアが形成され、
   前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への空乏領域の広がりによって前記第２半導体領域の全体が空乏化され、
   前記第２半導体領域のうち最後に空乏化される最終空乏化部分が、前記第１半導体領域のうち前記最終空乏化部分の側方に位置する部分から前記最終空乏化部分への空乏領域の広がりによって空乏化される、
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置であって、
   前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、
   前記複数の部分の間に、前記電荷蓄積領域に蓄積される電荷に対するポテンシャルバリアが形成され、
   前記複数の部分のそれぞれにおいて、前記半導体基板の深さ方向に沿った不純物濃度の積分をＮ１、前記複数の部分が並ぶ方向に沿った最大濃度部分を通る経路の不純物濃度の積分をＮ２としたときに、Ｎ１＞Ｎ２の関係を満たす
   ことを特徴とする固体撮像装置。
3. 前記複数の部分は、互いに電気的に分離されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
4. 前記複数の部分にそれぞれ対応するように第２導電型の複数の第３半導体領域が前記半導体基板の中に形成され、
   各部分からそれに対応する第３半導体領域に電荷を転送するためのチャネルを形成するように、前記複数の部分に対して共通の転送ゲートが前記半導体基板の上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
5. 前記複数の部分に対して共通の第２導電型の第３半導体領域が前記半導体基板の中に形成され、
   前記複数の部分から前記第３半導体領域に電荷を転送するためのチャネルを形成するように、前記複数の部分に対して共通の転送ゲートが前記半導体基板の上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
6. 前記複数の部分に対して共通の第２導電型の第３半導体領域が前記半導体基板の中に形成され、
   前記複数の部分のそれぞれから前記第３半導体領域に電荷を転送するためのチャネルを形成するように、複数の転送ゲートが前記半導体基板の上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
7. 前記第２半導体領域は、前記複数の部分を相互に連結する連結部を更に含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
8. 第２導電型の第３半導体領域が前記半導体基板の中に形成され、前記第２半導体領域から前記第３半導体領域に電荷を転送するためのチャネルを形成する転送ゲートが前記半導体基板の上に配置され、
   前記第２半導体領域は、前記転送ゲートと前記複数の部分との間に前記連結部が配置されるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置。
9. 前記第１半導体領域は、前記複数の部分の全体の周囲を取り囲むように配置された第１部分と、前記複数の部分の間に配置された第２部分とを含み、前記第１半導体領域の前記第２部分の不純物濃度は、前記第１半導体領域の前記第１部分の不純物領域よりも低い、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
10. 前記第２半導体領域は、前記複数の部分として第１部分、第２部分および第３部分を含み、前記第２半導体領域の前記第１部分と前記第２半導体領域の前記第３部分との間に前記第２半導体領域の前記第２部分が配置され、前記第２半導体領域の前記第１部分、前記第２半導体領域の前記第２部分および前記第２半導体領域の前記第３部分が並んだ方向における前記第２半導体領域の前記第１部分および前記第２半導体領域の前記第３部分の幅が前記第２半導体領域の前記第２部分の幅より大きい、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
11. 前記第１半導体領域の側面を取り囲む第１導電型の半導体領域が前記半導体基板の中に形成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
12. 前記複数の部分の間隔は、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内であり、
    前記複数の部分が並んだ方向に沿った、前記複数の部分の全体の長さは２．０μｍ〜７．０μｍの範囲である、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
13. 半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置であって、
    前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、
    前記複数の部分の間に、前記第１半導体領域の部分が存在し、
    前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に所定の大きさの逆バイアス電圧が印加されることにより、前記第１半導体領域から前記第２半導体領域へ空乏領域が広がり、これによって前記第２半導体領域の全体が空乏化され、
    前記第２半導体領域のうち最後に空乏化される最終空乏化部分が、前記第１半導体領域のうち前記最終空乏化部分の側方に位置する部分から前記最終空乏化部分への空乏領域の広がりによって空乏化され、
    前記第１半導体領域と前記第２半導体領域との間に前記逆バイアス電圧が印加されることにより、前記第２半導体領域から前記第１半導体領域の前記部分へ空乏領域が広がり、これによって前記第１半導体領域の前記部分の全体が空乏化される、
    ことを特徴とする固体撮像装置。
14. 半導体基板の中に配置された第１導電型の第１半導体領域と、前記第１半導体領域の中に配置され電荷蓄積領域を構成する第２導電型の第２半導体領域と、前記第２半導体領域に対して光を集光するレンズとを有する固体撮像装置であって、
    前記第２半導体領域は、前記半導体基板の表面に沿った方向に並んで配置された複数の部分を含み、
    前記複数の部分の間に、前記電荷蓄積領域に蓄積される電荷に対するポテンシャルバリアが形成され、
    前記第１半導体領域から前記第２半導体領域への空乏領域の広がりによって前記第２半導体領域の全体が空乏化され、
    前記複数の部分の間隔は、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲内である、
    ことを特徴とする固体撮像装置。
15. 前記第２半導体領域のうち最後に空乏化される最終空乏化部分が、前記第１半導体領域のうち前記最終空乏化部分の側方に位置する部分から前記最終空乏化部分への空乏領域の広がりによって空乏化される、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
16. 前記複数の部分が並んだ方向に沿った、前記複数の部分の全体の長さは２．０μｍ〜７．０μｍの範囲である、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、を含む、
    ことを特徴とするカメラ。