JP2788388B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L27/14831—Area CCD imagers
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の固体撮像装置の構成について、そ
の縦断面構造を示した図４を用いて説明する。
の縦断面構造を示した図４を用いて説明する。
【０００３】ｐ型半導体基板１の表面付近にｎ型不純物
層から成る電荷蓄積層２が設けられており、この電荷蓄
積層２は入射された光を光電変換して信号電荷を発生
し、一時的に蓄積する。
層から成る電荷蓄積層２が設けられており、この電荷蓄
積層２は入射された光を光電変換して信号電荷を発生
し、一時的に蓄積する。
【０００４】半導体基板１の表面であって、電荷蓄積層
２に近接した位置にｎ型不純物層から成る転送チャネル
４が設けられている。この転送チャネル４は、電荷蓄積
層２に蓄積された信号電荷を与えられ、紙面垂直方向に
転送していく。
２に近接した位置にｎ型不純物層から成る転送チャネル
４が設けられている。この転送チャネル４は、電荷蓄積
層２に蓄積された信号電荷を与えられ、紙面垂直方向に
転送していく。
【０００５】半導体基板１表面であって電荷蓄積層２上
には、ｐ型不純物層から成り、界面の空乏化を防止する
空乏化防止層３が設けられている。この空乏化防止層３
は転送チャネル４に隣接する位置まで延在しており、転
送チャネル４と電荷蓄積層２との間を素子分離する機能
も有している。
には、ｐ型不純物層から成り、界面の空乏化を防止する
空乏化防止層３が設けられている。この空乏化防止層３
は転送チャネル４に隣接する位置まで延在しており、転
送チャネル４と電荷蓄積層２との間を素子分離する機能
も有している。
【０００６】ｐ型不純物層から成るバリア層６は、電荷
蓄積層２と転送チャネル４との間に位置し、この両者の
間でパンチスルーが発生するのを防止するために設けら
れている。
蓄積層２と転送チャネル４との間に位置し、この両者の
間でパンチスルーが発生するのを防止するために設けら
れている。
【０００７】転送電極５は、図示されていない絶縁膜を
介して転送チャネル４上に設けられており、パルスを与
えられて転送チャネル４内の信号電荷を転送させる。
介して転送チャネル４上に設けられており、パルスを与
えられて転送チャネル４内の信号電荷を転送させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成を備えた従来の固体撮像装置には、微細化や多画素化
を図る上で次のような問題があった。
成を備えた従来の固体撮像装置には、微細化や多画素化
を図る上で次のような問題があった。
【０００９】図４において、バリア層６と空乏化防止層
３とが接合している接合長Ｌ１は、ある程度十分にとる
必要がある。一般的には、このＬ１の長さは約１μｍで
ある。これは、接合長Ｌ１が短いと転送チャネル４と電
荷蓄積部２との間でパンチスルーが発生し、画像劣化の
原因となるためである。
３とが接合している接合長Ｌ１は、ある程度十分にとる
必要がある。一般的には、このＬ１の長さは約１μｍで
ある。これは、接合長Ｌ１が短いと転送チャネル４と電
荷蓄積部２との間でパンチスルーが発生し、画像劣化の
原因となるためである。
【００１０】従来は、接合長Ｌ１を短くするために、バ
リア層６の不純物濃度を高めてパンチスルーを防止しよ
うとしても限度があった。これは、バリア層６は界面付
近に注入した不純物を熱拡散により拡散させて形成して
おり、バリア層６と接合する転送チャネル４の領域４ａ
の不純物を相殺し、そのｎ型不純物濃度を低下させるた
めである。この結果、転送チャネル４の転送容量の低下
をもたらすという問題があった。
リア層６の不純物濃度を高めてパンチスルーを防止しよ
うとしても限度があった。これは、バリア層６は界面付
近に注入した不純物を熱拡散により拡散させて形成して
おり、バリア層６と接合する転送チャネル４の領域４ａ
の不純物を相殺し、そのｎ型不純物濃度を低下させるた
めである。この結果、転送チャネル４の転送容量の低下
をもたらすという問題があった。
【００１１】このように、従来の固体撮像装置は微細化
や多画素化を図ろうとすると、パンチスルーが発生して
画像が劣化したり、転送チャネルの転送容量が低下する
という問題があった。
や多画素化を図ろうとすると、パンチスルーが発生して
画像が劣化したり、転送チャネルの転送容量が低下する
という問題があった。
【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、画像劣化や転送容量の低下といった問題を生じさせ
ることなく微細化あるいは多画素化を達成することので
きる固体撮像装置を提供することを目的とする。
で、画像劣化や転送容量の低下といった問題を生じさせ
ることなく微細化あるいは多画素化を達成することので
きる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、一導電型半導体基板の表面付近に設けられ、入射さ
れた光を光電変換して一時的に蓄積する電荷蓄積層と、
前記半導体基板の表面に設けられ、前記電荷蓄積層に蓄
積された電荷を与えられて転送する転送チャネルと、前
記半導体基板の表面であって前記電荷蓄積層上に設けら
れ、界面の空乏化を防止すると共に、前記電荷蓄積層と
前記転送チャネルとの界面部を素子分離する空乏化防止
層と、前記転送チャネルより深い位置に設けられ、前記
電荷蓄積層と前記転送チャネルとの間でパンチスルーが
発生するのを抑制するバリア層とを備え、前記バリア層
は不純物濃度が最大となる位置が前記空乏化防止層より
も深くなるように局在し、前記転送チャネルの接合の深
さは、前記空乏化層の接合の深さ以下であることを特徴
としている。
は、一導電型半導体基板の表面付近に設けられ、入射さ
れた光を光電変換して一時的に蓄積する電荷蓄積層と、
前記半導体基板の表面に設けられ、前記電荷蓄積層に蓄
積された電荷を与えられて転送する転送チャネルと、前
記半導体基板の表面であって前記電荷蓄積層上に設けら
れ、界面の空乏化を防止すると共に、前記電荷蓄積層と
前記転送チャネルとの界面部を素子分離する空乏化防止
層と、前記転送チャネルより深い位置に設けられ、前記
電荷蓄積層と前記転送チャネルとの間でパンチスルーが
発生するのを抑制するバリア層とを備え、前記バリア層
は不純物濃度が最大となる位置が前記空乏化防止層より
も深くなるように局在し、前記転送チャネルの接合の深
さは、前記空乏化層の接合の深さ以下であることを特徴
としている。
【００１４】
【００１５】
【作用】バリア層の不純物濃度が最大となる位置が空乏
化防止層よりも深くなるように局在しているため、空乏
化防止層とバリア層との接合長さを短くして微細化を図
る場合にも、このバリア層よりも基板表面に分布する転
送チャネルの不純物濃度をバリア層が低下させることが
なく、転送チャネルの転送容量の低下が防止される。
化防止層よりも深くなるように局在しているため、空乏
化防止層とバリア層との接合長さを短くして微細化を図
る場合にも、このバリア層よりも基板表面に分布する転
送チャネルの不純物濃度をバリア層が低下させることが
なく、転送チャネルの転送容量の低下が防止される。
【００１６】転送チャネルの接合の深さが空乏化層の接
合の深さ以下であるため、転送容量がより高くなる。
合の深さ以下であるため、転送容量がより高くなる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１に、本実施例による固体撮像装置の
縦断面構造を示す。
して説明する。図１に、本実施例による固体撮像装置の
縦断面構造を示す。
【００１８】ｐ型半導体基板１１の表面付近に、入射光
を光電変換して信号電荷を発生し一時的に蓄積するｎ型
不純物層から成る電荷蓄積層１２が設けられている。こ
の電荷蓄積層１２に近接した位置に、電荷蓄積層１２か
ら信号電荷を与えられて転送していくｎ型不純物層から
成る転送チャネル１４が設けられている。電荷蓄積層１
２上にｐ型不純物層から成る空乏化防止層１３が設けら
れ、界面の空乏化を防止すると共に転送チャネル１４と
電荷蓄積層１２との間を素子分離している。電荷蓄積層
１２と転送チャネル１４との間にパンチスルーが発生す
るのを防止するため、ｐ型不純物層から成るバリア層１
６が設けられている。さらに、転送電極１５が図示され
ていない絶縁膜を介して転送チャネル１４上に設けられ
ている。
を光電変換して信号電荷を発生し一時的に蓄積するｎ型
不純物層から成る電荷蓄積層１２が設けられている。こ
の電荷蓄積層１２に近接した位置に、電荷蓄積層１２か
ら信号電荷を与えられて転送していくｎ型不純物層から
成る転送チャネル１４が設けられている。電荷蓄積層１
２上にｐ型不純物層から成る空乏化防止層１３が設けら
れ、界面の空乏化を防止すると共に転送チャネル１４と
電荷蓄積層１２との間を素子分離している。電荷蓄積層
１２と転送チャネル１４との間にパンチスルーが発生す
るのを防止するため、ｐ型不純物層から成るバリア層１
６が設けられている。さらに、転送電極１５が図示され
ていない絶縁膜を介して転送チャネル１４上に設けられ
ている。
【００１９】ここで、本実施例には図４に示された従来
の固体撮像装置と比較して、次のような点に特徴があ
る。
の固体撮像装置と比較して、次のような点に特徴があ
る。
【００２０】先ず、転送チャネル１４を構成するｎ型不
純物が深さ方向に拡散している長さは、空乏化防止層１
２の拡散長とほぼ同一か又はより短く設定されている。
ｎ型不純物として、例えばヒ素のような重い５族の元素
を用いることで、転送チャネル１４が必要以上に深く拡
散するのを防止することができる。
純物が深さ方向に拡散している長さは、空乏化防止層１
２の拡散長とほぼ同一か又はより短く設定されている。
ｎ型不純物として、例えばヒ素のような重い５族の元素
を用いることで、転送チャネル１４が必要以上に深く拡
散するのを防止することができる。
【００２１】また、バリア層１６を構成するｐ型不純物
の最大濃度の位置は、空乏化防止層１３よりも深い位置
であって、パンチスルーが発生した場合にそのチャネル
が最大となる位置に来るように設定されている。このバ
リア層１６の不純物の最大濃度の位置を、従来のバリア
層６の位置と比較する。
の最大濃度の位置は、空乏化防止層１３よりも深い位置
であって、パンチスルーが発生した場合にそのチャネル
が最大となる位置に来るように設定されている。このバ
リア層１６の不純物の最大濃度の位置を、従来のバリア
層６の位置と比較する。
【００２２】従来のバリア層６の不純物濃度は、図２の
ハッチングの施された領域２２のように、基板表面が最
も高く基板から深くなるにつれて徐々に低くなってい
く。これは、ｐ型不純物濃度を低い加速電圧で基板表面
付近に注入した後、熱拡散工程により深く拡散させてバ
リア層６を形成していたためである。ここで、領域２１
は空乏化防止層３のｐ型不純物濃度の分布を示してい
る。
ハッチングの施された領域２２のように、基板表面が最
も高く基板から深くなるにつれて徐々に低くなってい
く。これは、ｐ型不純物濃度を低い加速電圧で基板表面
付近に注入した後、熱拡散工程により深く拡散させてバ
リア層６を形成していたためである。ここで、領域２１
は空乏化防止層３のｐ型不純物濃度の分布を示してい
る。
【００２３】このように、従来のバリア層６は不純物濃
度が基板表面で最も高かった。このため、バリア層６と
空乏化防止層３との接合長Ｌ１を短くすると、転送チャ
ネル４のうちバリア層６と接合する一部の領域４ａのｎ
型濃度の低下を招いていた。この結果、上述したように
転送チャネル４の転送容量が低下していた。
度が基板表面で最も高かった。このため、バリア層６と
空乏化防止層３との接合長Ｌ１を短くすると、転送チャ
ネル４のうちバリア層６と接合する一部の領域４ａのｎ
型濃度の低下を招いていた。この結果、上述したように
転送チャネル４の転送容量が低下していた。
【００２４】これに対し、本実施例のバリア層１６は、
図３の領域２３のように基板表面から深い位置に最大濃
度が来るように局部的に分布し、基板表面には分布して
いない。このため、接合長Ｌ２を短くしても、バリア層
１６より基板表面に分布する転送チャネル４のｎ型不純
物をバリア層１６が相殺することがなく、転送チャネル
４の転送容量の低下が防止される。
図３の領域２３のように基板表面から深い位置に最大濃
度が来るように局部的に分布し、基板表面には分布して
いない。このため、接合長Ｌ２を短くしても、バリア層
１６より基板表面に分布する転送チャネル４のｎ型不純
物をバリア層１６が相殺することがなく、転送チャネル
４の転送容量の低下が防止される。
【００２５】ここで、半導体基板１よりも深い位置に不
純物が局在するバリア層１６の形成は、例えば加速電圧
を４００ｋｅＶというように高く設定し、熱拡散を行わ
ないことで実現する。さらに、バリア層１６の濃度は、
例えばドーズ量を１×１０12〜１×１０13cm-3といよう
に高く設定すると、転送チャネル１４と電荷蓄積層１２
との間のパンチスルーをより効果的に防止することがで
きる。
純物が局在するバリア層１６の形成は、例えば加速電圧
を４００ｋｅＶというように高く設定し、熱拡散を行わ
ないことで実現する。さらに、バリア層１６の濃度は、
例えばドーズ量を１×１０12〜１×１０13cm-3といよう
に高く設定すると、転送チャネル１４と電荷蓄積層１２
との間のパンチスルーをより効果的に防止することがで
きる。
【００２６】以上のように、本実施例では転送チャネル
１４の深さ方向の接合長が空乏化防止層１３よりも短
く、またバリア層１６が転送チャネル１４よりも深い位
置に局在している。従って、微細化を図るために空乏化
防止層１３とバリア層１６との接合長Ｌ２を短く設定し
た上で、パンチスルー防止のためにバリア層１６の不純
物濃度を高めても、転送チャネル１４の不純物濃度を低
下させることがなく、転送チャネル１４の転送容量の低
下を防止することができる。さらに、本実施例の転送チ
ャネル１４は従来のものより接合の深さが浅いため、よ
り高容量化される。また、素子分離幅を短縮することで
電荷蓄積層１２の領域を拡げることもでき、開口部を広
くすることで感度の向上が達成される。
１４の深さ方向の接合長が空乏化防止層１３よりも短
く、またバリア層１６が転送チャネル１４よりも深い位
置に局在している。従って、微細化を図るために空乏化
防止層１３とバリア層１６との接合長Ｌ２を短く設定し
た上で、パンチスルー防止のためにバリア層１６の不純
物濃度を高めても、転送チャネル１４の不純物濃度を低
下させることがなく、転送チャネル１４の転送容量の低
下を防止することができる。さらに、本実施例の転送チ
ャネル１４は従来のものより接合の深さが浅いため、よ
り高容量化される。また、素子分離幅を短縮することで
電荷蓄積層１２の領域を拡げることもでき、開口部を広
くすることで感度の向上が達成される。
【００２７】このように、本実施例によればパンチスル
ーがもたらす画像の劣化や、転送チャネルの容量の低下
を防止しつつ、微細化及び多画素化を実現することがで
きる。
ーがもたらす画像の劣化や、転送チャネルの容量の低下
を防止しつつ、微細化及び多画素化を実現することがで
きる。
【００２８】上述した実施例は一例であり、本発明を限
定するものではない。例えば、図１に図示されたバリア
層１６は、転送チャネル１４の両端にそれぞれ設けられ
ているが、バリア層１６同志を接合して転送チャネル１
４の下部を囲むように設けても良い。また、図１におけ
るバリア層１６は空乏化防止層１３と接合しているが、
この限りではない。この両者の間にある程度の隙間が存
在しても、電荷蓄積層１２と転送チャネル１４との間に
パンチスルーは発生しない。
定するものではない。例えば、図１に図示されたバリア
層１６は、転送チャネル１４の両端にそれぞれ設けられ
ているが、バリア層１６同志を接合して転送チャネル１
４の下部を囲むように設けても良い。また、図１におけ
るバリア層１６は空乏化防止層１３と接合しているが、
この限りではない。この両者の間にある程度の隙間が存
在しても、電荷蓄積層１２と転送チャネル１４との間に
パンチスルーは発生しない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置は、バリア層の不純物濃度が最大となる位置が空乏
化防止層よりも深くなるように局在しており、空乏化防
止層とバリア層との接合長さを短くしても基板表面に分
布する転送チャネルの不純物濃度をバリア層が低下させ
ることがなく転送チャネルの転送容量の低下が防止さ
れ、微細化あるいは多画素化が可能である。
装置は、バリア層の不純物濃度が最大となる位置が空乏
化防止層よりも深くなるように局在しており、空乏化防
止層とバリア層との接合長さを短くしても基板表面に分
布する転送チャネルの不純物濃度をバリア層が低下させ
ることがなく転送チャネルの転送容量の低下が防止さ
れ、微細化あるいは多画素化が可能である。
【図１】本発明の一実施例による固体撮像装置の構成を
示した縦断面図。
示した縦断面図。
【図２】従来の固体撮像装置におけるバリア層と空乏化
防止層のそれぞれの不純物濃度の深さ方向の分布を示し
た説明図。
防止層のそれぞれの不純物濃度の深さ方向の分布を示し
た説明図。
【図３】本発明の一実施例による固体撮像装置における
バリア層と空乏化防止層のそれぞれの不純物濃度の深さ
方向の分布を示した説明図。
バリア層と空乏化防止層のそれぞれの不純物濃度の深さ
方向の分布を示した説明図。
【図４】従来の固体撮像装置の構成を示した縦断面図。
１１ ｐ型半導体基板 １２ 電荷蓄積層 １３ 空乏化防止層 １４ 転送チャネル １５ 転送電極 １６ バリア層
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型半導体基板の表面付近に設けら
れ、入射された光を光電変換して一時的に蓄積する電荷
蓄積層と、 前記半導体基板の表面に設けられ、前記電荷蓄積層に蓄
積された電荷を与えられて転送する転送チャネルと、 前記半導体基板の表面であって前記電荷蓄積層上に設け
られ、界面の空乏化を防止すると共に、前記電荷蓄積層
と前記転送チャネルとの界面部を素子分離する空乏化防
止層と、 前記転送チャネルより深い位置に設けられ、前記電荷蓄
積層と前記転送チャネルとの間でパンチスルーが発生す
るのを抑制するバリア層とを備え、 前記バリア層は不純物濃度が最大となる位置が前記空乏
化防止層よりも深くなるように局在し、 前記転送チャネルの接合の深さは、前記空乏化防止層の
接合の深さ以下であることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5072270A JP2788388B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 固体撮像装置 |
| US08/219,836 US5389805A (en) | 1993-03-30 | 1994-03-29 | Solid-state image sensing device |
| KR1019940006520A KR0169273B1 (ko) | 1993-03-30 | 1994-03-30 | 고체촬상장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5072270A JP2788388B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283700A JPH06283700A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2788388B2 true JP2788388B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=13484430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5072270A Expired - Fee Related JP2788388B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5389805A (ja) |
| JP (1) | JP2788388B2 (ja) |
| KR (1) | KR0169273B1 (ja) |
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