JP2610010B2 - 縦形オーバーフローイメージセンサー - Google Patents
縦形オーバーフローイメージセンサーInfo
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- JP2610010B2 JP2610010B2 JP59038050A JP3805084A JP2610010B2 JP 2610010 B2 JP2610010 B2 JP 2610010B2 JP 59038050 A JP59038050 A JP 59038050A JP 3805084 A JP3805084 A JP 3805084A JP 2610010 B2 JP2610010 B2 JP 2610010B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14887—Blooming suppression
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、縦形オーバーフローイメージセンサー、特
にスミア、ブルーミングをより小さくした新規な縦形オ
ーバーフローイメージセンサーに関する。
にスミア、ブルーミングをより小さくした新規な縦形オ
ーバーフローイメージセンサーに関する。
背景技術 固体撮像装置は被写体の高照度部分からの強い光によ
って過剰電荷が発生し、その過剰電荷によって再生画像
が損なわれるブルーミング、スミア現象が発生するとい
う大きな欠点を有し、これが実用化を阻む大きな要因と
なる。
って過剰電荷が発生し、その過剰電荷によって再生画像
が損なわれるブルーミング、スミア現象が発生するとい
う大きな欠点を有し、これが実用化を阻む大きな要因と
なる。
そこで、隣接するチャンネル間にオーバーフロードレ
インを設け、該オーバーフロードレインによって過剰電
荷を吸収するようにする等の対策が講じられた。
インを設け、該オーバーフロードレインによって過剰電
荷を吸収するようにする等の対策が講じられた。
しかしながら、隣接チャンネル間にオーバーフロード
レインを設けることは開口率を低くしてしまうという問
題を生じる。そのため、開口率を低くすることなく過剰
電荷を吸収できるようにすべく案出されたのが縦形オー
バーフロー構造のイメージセンサーである。
レインを設けることは開口率を低くしてしまうという問
題を生じる。そのため、開口率を低くすることなく過剰
電荷を吸収できるようにすべく案出されたのが縦形オー
バーフロー構造のイメージセンサーである。
第１図は縦形オーバーフロー構造を有する電荷結合デ
ィバイス（以下「CCD」という。）の光センサーのセル
の断面構造を示すものである。
ィバイス（以下「CCD」という。）の光センサーのセル
の断面構造を示すものである。
図面において、ａはN-型の半導体基板、ｂは該半導体
基板ａの表面上に形成されたＰ型半導体ウェルで、その
接合深さは感光素子下において浅く、転送領域、アンプ
下において深くされている。ｃはフォトダイオード型の
感光素子で、Ｐ型半導体ウェルｂの接合深さの浅い領域
の表面に選択的に形成されたN+型半導体領域からなる。
ｄはＰ型半導体ウェルｂ表面において感光素子ｃを囲繞
するように形成されたチャンネルストッパで、P+型半導
体領域からなる。ｅはＰ型半導体ウェルｂの表面に形成
されたN+型の垂直転送レジスタ、ｆは感光素子ｃと垂直
転送レジスタｅとの間を結ぶ読み出しゲート部で、チャ
ンネルストッパｄの不純物濃度よりも低い濃度のP-型半
導体領域からなる。ｇは半導体表面を被覆するシリコン
酸化膜、ｈは転送用の電極である。
基板ａの表面上に形成されたＰ型半導体ウェルで、その
接合深さは感光素子下において浅く、転送領域、アンプ
下において深くされている。ｃはフォトダイオード型の
感光素子で、Ｐ型半導体ウェルｂの接合深さの浅い領域
の表面に選択的に形成されたN+型半導体領域からなる。
ｄはＰ型半導体ウェルｂ表面において感光素子ｃを囲繞
するように形成されたチャンネルストッパで、P+型半導
体領域からなる。ｅはＰ型半導体ウェルｂの表面に形成
されたN+型の垂直転送レジスタ、ｆは感光素子ｃと垂直
転送レジスタｅとの間を結ぶ読み出しゲート部で、チャ
ンネルストッパｄの不純物濃度よりも低い濃度のP-型半
導体領域からなる。ｇは半導体表面を被覆するシリコン
酸化膜、ｈは転送用の電極である。
このように、縦形オーバーフロー構造の半導体センサ
ーは半導体基板ａがＰ型でなく、Ｎ型であり、Ｎ型の半
導体基板ａ上にＰ型半導体ウェルｂを形成し、該Ｐ型半
導体ウェルｂ表面に感光素子ｄ等活性領域を形成してな
るものであり、第２図は感光素子ｃの中央部における深
さ方向のポテンシャルプロフィールを示す。同図におい
て、実線は感光素子ｃに電荷が全く蓄積されていない状
態におけるポテンシャルプロフィールを示す。
ーは半導体基板ａがＰ型でなく、Ｎ型であり、Ｎ型の半
導体基板ａ上にＰ型半導体ウェルｂを形成し、該Ｐ型半
導体ウェルｂ表面に感光素子ｄ等活性領域を形成してな
るものであり、第２図は感光素子ｃの中央部における深
さ方向のポテンシャルプロフィールを示す。同図におい
て、実線は感光素子ｃに電荷が全く蓄積されていない状
態におけるポテンシャルプロフィールを示す。
第２図から明らかなように、感光素子ｃとウェルｂと
の間に或る高さの障壁が形成される。そして、その障壁
を越える量の電荷が感光素子ｃに生じると、その障壁を
越える分の電荷が半導体基板ａの深さ方向に流れる。従
って、感光素子ｃに蓄積される過剰電荷はＰ型半導体ウ
ェルｂを越えて半導体基板ａに流れ、半導体基板ａに吸
収されることになり、隣接チャンネル間にオーバーフロ
ードレインを設ける必要性がなくなる。その結果、開口
率を小さくすることなく過剰電荷の吸収ができるように
することができる。
の間に或る高さの障壁が形成される。そして、その障壁
を越える量の電荷が感光素子ｃに生じると、その障壁を
越える分の電荷が半導体基板ａの深さ方向に流れる。従
って、感光素子ｃに蓄積される過剰電荷はＰ型半導体ウ
ェルｂを越えて半導体基板ａに流れ、半導体基板ａに吸
収されることになり、隣接チャンネル間にオーバーフロ
ードレインを設ける必要性がなくなる。その結果、開口
率を小さくすることなく過剰電荷の吸収ができるように
することができる。
また、感光素子ｃの深部において光電変換された電荷
は半導体基板ａに吸収される可能性が強くなるのでスミ
アが少なくなるという利点がある。これ等の点で縦形オ
ーバーフロー構造の半導体光センサーは優れているとい
える。
は半導体基板ａに吸収される可能性が強くなるのでスミ
アが少なくなるという利点がある。これ等の点で縦形オ
ーバーフロー構造の半導体光センサーは優れているとい
える。
背景技術の問題点 しかしながら、縦形オーバーフロー構造のイメージセ
ンサーにおいてもスミアが出てしまい、スミアを完全に
なくすことができなかった。その点について第１図、第
２図に従って具体的に説明する。
ンサーにおいてもスミアが出てしまい、スミアを完全に
なくすことができなかった。その点について第１図、第
２図に従って具体的に説明する。
感光素子ｃを成すフォトダイオードに寄生する容量を
Cg、該フォトダイオードとその周囲のゲートとの間の容
量をCp、フォトダイオードとその周囲のチャンネルスト
ッパｄとの間の容量をCp′、フォトダイオードと半導体
基板ａとの間の容量をCbとすると、下記の式（１）が成
立する。
Cg、該フォトダイオードとその周囲のゲートとの間の容
量をCp、フォトダイオードとその周囲のチャンネルスト
ッパｄとの間の容量をCp′、フォトダイオードと半導体
基板ａとの間の容量をCbとすると、下記の式（１）が成
立する。
Cg＝Cp＋Cp′＋Cb ・・・（１） そして感光素子ｃの中性領域の端の深さをX1、その位
置における電位をφ１、ポテンシャルバリア、即ち、障
壁の頂部の深さをX2、その深さX2の位置における電位を
φ２、基板側の空乏層端の深さをＷ、その電位をφsub
とし、また、X1とX2との間の容量をC2、X2とＷの間の容
量をC3、φ１とφ２の差、即ち、有効障壁高さをφｂと
し、感光素子ｃに電荷ΔＱが追加されるとすると、
φ１、φ２、φｂの変動量Δφ１、Δφ２、Δφｂは下
記の式（２）、（３）、（４）により表される。
置における電位をφ１、ポテンシャルバリア、即ち、障
壁の頂部の深さをX2、その深さX2の位置における電位を
φ２、基板側の空乏層端の深さをＷ、その電位をφsub
とし、また、X1とX2との間の容量をC2、X2とＷの間の容
量をC3、φ１とφ２の差、即ち、有効障壁高さをφｂと
し、感光素子ｃに電荷ΔＱが追加されるとすると、
φ１、φ２、φｂの変動量Δφ１、Δφ２、Δφｂは下
記の式（２）、（３）、（４）により表される。
Δφ１＝ΔQ/Cg ・・・（２） Δφ２＝Δφ１・C2/（C2＋C3） ・・・（３） Δφｂ＝Δφ１−Δφ２＝Δφ１・C3/（C2＋C3） ・・・（４） ここで、Ｒ＝（C2＋C3）/C3とすると、下記の式
（５）が成立する。
（５）が成立する。
Ｒ＝（Ｗ−X1）／（X2−X1） ・・・（５） 従って、上記式（２）、（４）により下記の式（６）
が成立する。
が成立する。
Δφｂ＝Δφ1/R＝ΔQ/（Ｒ・Cg） ・・・（６） また、光電荷の蓄積時間をts（ts≒30msec）とし、ｔ
＝０でのφｂをφb0とし、光電流をIpとする。
＝０でのφｂをφb0とし、光電流をIpとする。
すると、光量がオーバーフローが生じない程度に少な
いと、増加する電荷ΔＱ（エレクトロン、従ってΔＱ＜
０）は下記の次式（７）で表される。
いと、増加する電荷ΔＱ（エレクトロン、従ってΔＱ＜
０）は下記の次式（７）で表される。
ΔＱ＝Ip・ts ・・・（７） ところで、電荷が蓄積されるとその増加電荷ΔＱに対
応して障壁高さが或る量Δφｂ減少する［式（６）参
照］。その結果、φｂが或る程度（約0.5V）以下になれ
ば、オーバーフローを開始する。ここで、オーバーフロ
ー開始時の光電流をIk、同じく電荷をQk、同じく障壁の
高さをφbkとし、また、Ik≒0.2μmA/cm2、φbk≒0.5V
とする。
応して障壁高さが或る量Δφｂ減少する［式（６）参
照］。その結果、φｂが或る程度（約0.5V）以下になれ
ば、オーバーフローを開始する。ここで、オーバーフロ
ー開始時の光電流をIk、同じく電荷をQk、同じく障壁の
高さをφbkとし、また、Ik≒0.2μmA/cm2、φbk≒0.5V
とする。
光量が多く光電流IpがIkを越えると、感光素子ｃには
一部の電荷しか蓄積されないので、光電流Ipと電荷ΔＱ
との関係は直線性を失い、第３図に示すような曲線で表
される。そして、第４図に示すように障壁（その有効高
さφｂ＝φb0＋Δφｂ［但し、Δφｂ＜０］）を越えて
基板ａに流れる光電流Iofは下記の式（８）で表され
る。
一部の電荷しか蓄積されないので、光電流Ipと電荷ΔＱ
との関係は直線性を失い、第３図に示すような曲線で表
される。そして、第４図に示すように障壁（その有効高
さφｂ＝φb0＋Δφｂ［但し、Δφｂ＜０］）を越えて
基板ａに流れる光電流Iofは下記の式（８）で表され
る。
Iof＝ｑ・Ｄ・Nd・exp［−ｑ（φb0 ＋Δφｂ）/k・Ｔ］/Lb ・・・（８） そして、上記（８）及び前述の式（６）から、オーバ
ーフロー後の感光素子ｃに蓄積される電荷ΔＱは下記の
式（９）で表される。
ーフロー後の感光素子ｃに蓄積される電荷ΔＱは下記の
式（９）で表される。
ΔＱ＝Ｒ・Cg（φb0−φbk） ＋Ｒ・Cg・ｋ・Ｔ・1n（Ip/Ik）/q ・・・（９） 尚、上記式（８）及び（９）において、ｑは一つの電
子の持つ電荷、Ｄは電子の拡散係数、Ndはフォトダイオ
ード（即ち、感光素子ｃ）のドナー濃度、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度、Lbは障壁の有効長である。
子の持つ電荷、Ｄは電子の拡散係数、Ndはフォトダイオ
ード（即ち、感光素子ｃ）のドナー濃度、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは絶対温度、Lbは障壁の有効長である。
上記式（９）から、オーバーフローしてから感光素子
ｃに蓄積される電荷の量は、Ｒ・Cgに比例し、また光電
流Ipが増加するとその増加量の対数関数に比例して電荷
量が増加し、光電流の増加量に比例してΔＱが増えるわ
けではないことが明かである。
ｃに蓄積される電荷の量は、Ｒ・Cgに比例し、また光電
流Ipが増加するとその増加量の対数関数に比例して電荷
量が増加し、光電流の増加量に比例してΔＱが増えるわ
けではないことが明かである。
上記式（１）〜（９）及び第１図乃至第４図に沿って
述べたことを要約すると、ポテンシャルプロフィールは
決して不変ではなく、感光素子ｃに蓄積される電荷の量
によって変化し、電荷の量が増加するとそれに応じて障
壁のポテンシャルも第２図における上側に移動してしま
う。その結果、オーバーフローが開始されても、電荷の
蓄積に伴って障壁のポテンシャルが高くなるので、電荷
無蓄積の時の高さのポテンシャルを有する障壁を越える
電荷のすべてが半導体基板ａに吸収されてしまうわけで
はなく、電荷の蓄積によってポテンシャルが高くなった
分に相当する電荷が排除されるべきであるにも拘らず感
光素子ｃ内に蓄積されてしまうことになる。従って、過
剰電子のすべてを完全に感光素子ｃから基板ａへ排除す
ることができるわけではない。
述べたことを要約すると、ポテンシャルプロフィールは
決して不変ではなく、感光素子ｃに蓄積される電荷の量
によって変化し、電荷の量が増加するとそれに応じて障
壁のポテンシャルも第２図における上側に移動してしま
う。その結果、オーバーフローが開始されても、電荷の
蓄積に伴って障壁のポテンシャルが高くなるので、電荷
無蓄積の時の高さのポテンシャルを有する障壁を越える
電荷のすべてが半導体基板ａに吸収されてしまうわけで
はなく、電荷の蓄積によってポテンシャルが高くなった
分に相当する電荷が排除されるべきであるにも拘らず感
光素子ｃ内に蓄積されてしまうことになる。従って、過
剰電子のすべてを完全に感光素子ｃから基板ａへ排除す
ることができるわけではない。
更に、光量の増加に伴いφ２が上昇した結果φ２が読
み出しゲート部（第１図のｆ）のポテンシャルと同じに
なると、レジスターｅ側へもオーバーフローが生じ、こ
れがスミアとなってしまう。
み出しゲート部（第１図のｆ）のポテンシャルと同じに
なると、レジスターｅ側へもオーバーフローが生じ、こ
れがスミアとなってしまう。
ところで、そのスミアを小さくするには前記の式
（５）のＲを小さくすれば良い。というのは、過剰電子
ΔＱ［式（９）参照］が増加すればするほど障壁のポテ
ンシャルφ２が上昇し、φ２が読み出しゲート部のポテ
ンシャルと同じになり、レジスタ側へのオーバーフロー
が生じスミアが発生してしまうことになるので、スミア
を抑えるためには、オーバーフローしてもしきれない過
剰電子を減らすことが必要になります。つまり、前記式
（９）のΔＱをできるだけ小さな値にすることが必要に
なります。そして、それは式（９）のＲを小さくするこ
とによって成し遂げられます。そして、そのＲを小さく
するにはＷを小さくすること、換言すれば空乏層のＮ型
半導体基板ａ内に延びる側の端部が深くならないように
することが好ましいといえる。しかし、従来のドライブ
イン拡散によりＰ型半導体ウェルを形成するタイプの縦
形オーバーフローイメージセンサーにおいては、一般に
基板の不純物濃度が２×1014/cm3、基板電圧が10V、Ｗ
が10μｍ程度、X2−X1が0.5〜１μｍで、Ｒが10から20
程度もあった。
（５）のＲを小さくすれば良い。というのは、過剰電子
ΔＱ［式（９）参照］が増加すればするほど障壁のポテ
ンシャルφ２が上昇し、φ２が読み出しゲート部のポテ
ンシャルと同じになり、レジスタ側へのオーバーフロー
が生じスミアが発生してしまうことになるので、スミア
を抑えるためには、オーバーフローしてもしきれない過
剰電子を減らすことが必要になります。つまり、前記式
（９）のΔＱをできるだけ小さな値にすることが必要に
なります。そして、それは式（９）のＲを小さくするこ
とによって成し遂げられます。そして、そのＲを小さく
するにはＷを小さくすること、換言すれば空乏層のＮ型
半導体基板ａ内に延びる側の端部が深くならないように
することが好ましいといえる。しかし、従来のドライブ
イン拡散によりＰ型半導体ウェルを形成するタイプの縦
形オーバーフローイメージセンサーにおいては、一般に
基板の不純物濃度が２×1014/cm3、基板電圧が10V、Ｗ
が10μｍ程度、X2−X1が0.5〜１μｍで、Ｒが10から20
程度もあった。
そこで、空乏層の半導体基板ａ内への延びを少なくす
ることが考えられるが、それにはそのＮ型半導体基板ａ
の不純物濃度を高くすることが好ましいといえる。
ることが考えられるが、それにはそのＮ型半導体基板ａ
の不純物濃度を高くすることが好ましいといえる。
しかしながら、Ｎ型半導体基板ａの不純物濃度を高く
すると、基板ａの表面にＰ型不純物を拡散することによ
り形成される半導体ウェルの不純物濃度も必然的に相当
に高くしなければならなくなる。
すると、基板ａの表面にＰ型不純物を拡散することによ
り形成される半導体ウェルの不純物濃度も必然的に相当
に高くしなければならなくなる。
そして、Ｐ型半導体ウェルの不純物濃度を徒に高くす
るとポテンシャルバリアが高くなり過ぎて縦方向へのオ
ーバーフローがスムースに行うことが難しくなるという
問題に直面する。
るとポテンシャルバリアが高くなり過ぎて縦方向へのオ
ーバーフローがスムースに行うことが難しくなるという
問題に直面する。
発明の目的 本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
で、オーバーフローに支障を来すおそれを伴うことなく
スミア、ブルーミングを少なくすることを目的とする。
で、オーバーフローに支障を来すおそれを伴うことなく
スミア、ブルーミングを少なくすることを目的とする。
発明の概要 上記目的を達成する本発明縦形オーバーフローイメー
ジセンサーは、第１導電型（Ｎ型）半導体基板上に、障
壁を成す第２導電型（Ｐ型）半導体領域を、上記Ｒ［＝
（Ｗ−X1）／（X2−X1）］が略３以下となるように、第
２導電型（Ｐ型）不純物の例えばイオン打ち込みにより
形成したことを特徴とするものである。
ジセンサーは、第１導電型（Ｎ型）半導体基板上に、障
壁を成す第２導電型（Ｐ型）半導体領域を、上記Ｒ［＝
（Ｗ−X1）／（X2−X1）］が略３以下となるように、第
２導電型（Ｐ型）不純物の例えばイオン打ち込みにより
形成したことを特徴とするものである。
実施例 以下に、本発明縦形オーバーフローイメージセンサー
を添付図面に示した実施例に従って詳細に説明する。
を添付図面に示した実施例に従って詳細に説明する。
第５図、第６図は本発明縦形オーバーフローイメージ
センサーの一つの実施例を説明するためのもので、第５
図はセルの断面図、第６図はセルの感光素子領域中心部
における深さ方向の不純物濃度分布図である。
センサーの一つの実施例を説明するためのもので、第５
図はセルの断面図、第６図はセルの感光素子領域中心部
における深さ方向の不純物濃度分布図である。
同図において、１はN-型の半導体基板（不純物濃度が
例えば２×1015/cm3とCCD型固体撮像素子用基板の濃度
としては高い。）、３は半導体基板１表面から適宜深い
ところにＰ型不純物を例えばハイエネルギーイオンイン
プランテーション法により打ち込むことにより形成され
たＰ型の半導体ウェルである。
例えば２×1015/cm3とCCD型固体撮像素子用基板の濃度
としては高い。）、３は半導体基板１表面から適宜深い
ところにＰ型不純物を例えばハイエネルギーイオンイン
プランテーション法により打ち込むことにより形成され
たＰ型の半導体ウェルである。
４は感光素子領域で、半導体ウェル３の表面部に選択
的に形成されたN+型半導体領域からなる。５はチャンネ
ルストッパで、半導体ウェル３の表面部に感光素子領域
４を囲繞するように形成されたP+型半導体領域領域から
なる。６は垂直転送レジスタで、半導体ウェル３の表面
部に選択的に形成されたN+型半導体領域からなる。７は
読み出しゲートで、感光素子領域４と垂直レジスタ６と
の間を結ぶようにＰ型半導体ウェル３の表面に形成され
たP-型半導体領域からなる。８は半導体表面を被覆する
シリコン酸化膜、９は転送電極、10は光シールドで、例
えばアルミニウム等からなる。
的に形成されたN+型半導体領域からなる。５はチャンネ
ルストッパで、半導体ウェル３の表面部に感光素子領域
４を囲繞するように形成されたP+型半導体領域領域から
なる。６は垂直転送レジスタで、半導体ウェル３の表面
部に選択的に形成されたN+型半導体領域からなる。７は
読み出しゲートで、感光素子領域４と垂直レジスタ６と
の間を結ぶようにＰ型半導体ウェル３の表面に形成され
たP-型半導体領域からなる。８は半導体表面を被覆する
シリコン酸化膜、９は転送電極、10は光シールドで、例
えばアルミニウム等からなる。
ところで、上記半導体ウェル３は、Ｎ型半導体基板１
の表面から適宜深いところに、具体的には、感光素子領
域４よりも深いところに、ハイエネルギーでＰ型不純物
を打ち込むことにより不純物濃度分布が急峻で且つ厚さ
が薄く形成されている。
の表面から適宜深いところに、具体的には、感光素子領
域４よりも深いところに、ハイエネルギーでＰ型不純物
を打ち込むことにより不純物濃度分布が急峻で且つ厚さ
が薄く形成されている。
従って、濃度分布を急峻にすることによってオーバー
フローに支障をきたさないようにしつつ半導体基板１の
不純物濃度を上述したように例えば２×1015/cm3という
ような高濃度にすることができる。依って、空乏層の基
板側への延びを少なくすることができる。その結果、前
記式（５）のＷを、例えば従来の10μｍ（本明細書の背
景技術の問題点の項で述べたように、従来のドライブイ
ン拡散によりＰ型半導体ウェルを形成するタイプの縦形
オーバーフローイメージセンサーにおいては、一般に基
板の不純物濃度が２×1014/cm3、基板電圧が10V、Ｗが1
0μｍ程度、X2−X1が0.5〜１μｍで、Ｒが10〜20程度に
もなった。）から２〜３μｍ程度にすることができる。
従って、X2−X1＝１μｍでもＲを３以下にすることが可
能であり、本縦形オーバーフローイメージセンサーにお
いてはＲを３以下に設定してある。
フローに支障をきたさないようにしつつ半導体基板１の
不純物濃度を上述したように例えば２×1015/cm3という
ような高濃度にすることができる。依って、空乏層の基
板側への延びを少なくすることができる。その結果、前
記式（５）のＷを、例えば従来の10μｍ（本明細書の背
景技術の問題点の項で述べたように、従来のドライブイ
ン拡散によりＰ型半導体ウェルを形成するタイプの縦形
オーバーフローイメージセンサーにおいては、一般に基
板の不純物濃度が２×1014/cm3、基板電圧が10V、Ｗが1
0μｍ程度、X2−X1が0.5〜１μｍで、Ｒが10〜20程度に
もなった。）から２〜３μｍ程度にすることができる。
従って、X2−X1＝１μｍでもＲを３以下にすることが可
能であり、本縦形オーバーフローイメージセンサーにお
いてはＲを３以下に設定してある。
そして、前述のとおり、Ｒを小さくすればするほどス
ミアを小さくすることができるので、Ｒが10〜20もあっ
た従来の縦形オーバーフローイメージセンサーに比較し
てＲが３以下と小さい本縦形オーバーフローイメージセ
ンサーによればスミアを相当に小さくすることができ
る。
ミアを小さくすることができるので、Ｒが10〜20もあっ
た従来の縦形オーバーフローイメージセンサーに比較し
てＲが３以下と小さい本縦形オーバーフローイメージセ
ンサーによればスミアを相当に小さくすることができ
る。
ちなみに、オーバーフロー後の感光素子領域の電位変
化Δφは、次式（10）で表される。
化Δφは、次式（10）で表される。
Δφ∝Ｒ・ｋ・Ｔ・1n（Ip/Ik）/q ・・・（10） 従って、Ip/Ik＝10とすると、 Δφ＝0.17V/decade となり、読み出しゲートと障壁とのポテンシャルマージ
ンを1Vとした場合にはIpがオーバーフローを開始する値
Ikの6.1×105倍にまでスミアを防止することができ、オ
ーバーフロー開始時の10倍程度以上の光電流が生じると
スミアが発生してしまうような従来の場合に比較してス
ミアをきわめて少なくすることができるといえるのであ
る。
ンを1Vとした場合にはIpがオーバーフローを開始する値
Ikの6.1×105倍にまでスミアを防止することができ、オ
ーバーフロー開始時の10倍程度以上の光電流が生じると
スミアが発生してしまうような従来の場合に比較してス
ミアをきわめて少なくすることができるといえるのであ
る。
尚、上記Ｐ型半導体ウェル３はMolecular Beam Epita
xyにより形成するようにしても良い。
xyにより形成するようにしても良い。
発明の効果 以上に述べたように、本発明縦形オーバーフローイメ
ージセンサーは、第１導電型（Ｐ型）半導体基板上に、
障壁を成す第２導電型（Ｐ型）半導体領域を、上記Ｒ
［＝（Ｗ−X1）／（X2−X1）］が略３以下となるよう
に、例えば第２導電型（Ｐ型）不純物のイオン打ち込み
により形成したことを特徴とするものである。
ージセンサーは、第１導電型（Ｐ型）半導体基板上に、
障壁を成す第２導電型（Ｐ型）半導体領域を、上記Ｒ
［＝（Ｗ−X1）／（X2−X1）］が略３以下となるよう
に、例えば第２導電型（Ｐ型）不純物のイオン打ち込み
により形成したことを特徴とするものである。
従って、値が小さいほどスミアが小さくなるところの
Ｒが３以下という従来（10〜20）よりも相当に小さな値
になるので、半導体の深さ方向のオーバーフローに支障
をきたすおそれを伴うことなくスミアを小さくすること
ができる。
Ｒが３以下という従来（10〜20）よりも相当に小さな値
になるので、半導体の深さ方向のオーバーフローに支障
をきたすおそれを伴うことなくスミアを小さくすること
ができる。
第１図乃至第４図は背景技術を説明するためのもので、
第１図は従来の縦形オーバーフローイメージセンサーの
セルを示す断面図、第２図はそのセンサーのポテンシャ
ルプロフィール図、第３図は光電流と感光素子領域の蓄
積電荷量との関係図、第４図は障壁を越えてオーバーフ
ロー電流が流れることを示すためのポテンシャルプロフ
ィール図、第５図、第６図は本発明縦形オーバーフロー
イメージセンサーの１つの実施例を説明するためのもの
で、第５図はセルの断面図、第６図はセルの感光素子領
域中心部における深さ方向の不純物濃度分布図である。 符号の説明 １……第１導電型（Ｎ型）半導体基板 ２……第２導電型（Ｐ型）半導体ウェル ４……感光素子
第１図は従来の縦形オーバーフローイメージセンサーの
セルを示す断面図、第２図はそのセンサーのポテンシャ
ルプロフィール図、第３図は光電流と感光素子領域の蓄
積電荷量との関係図、第４図は障壁を越えてオーバーフ
ロー電流が流れることを示すためのポテンシャルプロフ
ィール図、第５図、第６図は本発明縦形オーバーフロー
イメージセンサーの１つの実施例を説明するためのもの
で、第５図はセルの断面図、第６図はセルの感光素子領
域中心部における深さ方向の不純物濃度分布図である。 符号の説明 １……第１導電型（Ｎ型）半導体基板 ２……第２導電型（Ｐ型）半導体ウェル ４……感光素子
Claims (2)
- 【請求項１】第１導電型（Ｎ型）半導体基板上に、 感光素子での光電変換により生じた光電子の半導体表面
から深さ方向への流れに対する障壁を成す第２導電型
（Ｐ型）半導体領域を、 上記感光素子の中性領域の端の深さをX1、上記障壁の頂
部の深さをX2、上記半導体基板の空乏層端の深さをＷと
した場合におけるＷ−X1のX2−X1に対する比［（Ｗ−
X1）／（X2−X1）］が略３以下となるように、 形成した ことを特徴とする縦形オーバーフローイメージセンサー - 【請求項２】障壁を成す第２導電型（Ｐ型）半導体領域
が、第２導電型（Ｐ型）不純物のイオン打ち込みにより
形成されてなる ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の縦形オー
バーフローイメージセンサー
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038050A JP2610010B2 (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 縦形オーバーフローイメージセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59038050A JP2610010B2 (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 縦形オーバーフローイメージセンサー |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7086506A Division JPH0846165A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 縦形オーバーフローイメージセンサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182768A JPS60182768A (ja) | 1985-09-18 |
| JP2610010B2 true JP2610010B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=12514689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59038050A Expired - Lifetime JP2610010B2 (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 縦形オーバーフローイメージセンサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610010B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682819B2 (ja) * | 1987-01-16 | 1994-10-19 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置 |
| JP2822393B2 (ja) * | 1988-07-30 | 1998-11-11 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
| KR920007355B1 (ko) * | 1990-05-11 | 1992-08-31 | 금성일렉트론 주식회사 | Ccd영상 소자의 구조 및 제조방법 |
| US5262661A (en) * | 1990-06-25 | 1993-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Solid-state image pickup device, having increased charge storage and improved electronic shutter operation |
| JP2002124659A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JP7182978B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2022-12-05 | キヤノン株式会社 | 光検出装置、光検出システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125970A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Nec Corp | 固体撮像装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59038050A patent/JP2610010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60182768A (ja) | 1985-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |