JP2819263B2 - Ｃｃｄ映像素子 - Google Patents
Ｃｃｄ映像素子Info
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- JP2819263B2 JP2819263B2 JP7195767A JP19576795A JP2819263B2 JP 2819263 B2 JP2819263 B2 JP 2819263B2 JP 7195767 A JP7195767 A JP 7195767A JP 19576795 A JP19576795 A JP 19576795A JP 2819263 B2 JP2819263 B2 JP 2819263B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76808—Input structures
-
- 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
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
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- H01L27/14818—Optical shielding
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣＣＤ映像素子に係り、
特に光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリアを形成
してスミア現象を減少させるのに適するようにしたＣＣ
Ｄ映像素子に関する。
特に光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリアを形成
してスミア現象を減少させるのに適するようにしたＣＣ
Ｄ映像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤ映像素子は、シリコン等
からなる半導体基板上に複数個の光電変換素子ＰＤと光
電変換素子により形成された映像信号電荷を垂直方向に
転送するための垂直電荷転送領域と、垂直方向に転送さ
れた映像信号電荷を水平方向に転送するための水平電荷
転送領域と、水平方向に転送された映像信号電荷をセン
シングするセンス増幅器となどを備えてなる固体撮像素
子である。
からなる半導体基板上に複数個の光電変換素子ＰＤと光
電変換素子により形成された映像信号電荷を垂直方向に
転送するための垂直電荷転送領域と、垂直方向に転送さ
れた映像信号電荷を水平方向に転送するための水平電荷
転送領域と、水平方向に転送された映像信号電荷をセン
シングするセンス増幅器となどを備えてなる固体撮像素
子である。
【０００３】以下、添付図面を参照して従来のＣＣＤ映
像素子の製造方法を説明すると、次の通りである。従来
のＣＣＤ映像素子の構造断面図である図１のように、ｎ
型の半導体基板１にＰ-型井戸２が形成され、前記Ｐ-型
井戸２領域内に一定の間隔を置いてｎ+ 型ホトダイオー
ド領域ＰＤ４とｎ+ 型垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ３とが
形成される。ｎ+ 型ホトダイオード領域４は、Ｐ- 型井
戸２にｎ型不純物を高濃度で注入して形成し、その表面
にポテンシャル・バリア形成用Ｐ+ 層９が形成されてＰ
ＮＰＮからなるＰ−Ｎ接合を形成する。
像素子の製造方法を説明すると、次の通りである。従来
のＣＣＤ映像素子の構造断面図である図１のように、ｎ
型の半導体基板１にＰ-型井戸２が形成され、前記Ｐ-型
井戸２領域内に一定の間隔を置いてｎ+ 型ホトダイオー
ド領域ＰＤ４とｎ+ 型垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ３とが
形成される。ｎ+ 型ホトダイオード領域４は、Ｐ- 型井
戸２にｎ型不純物を高濃度で注入して形成し、その表面
にポテンシャル・バリア形成用Ｐ+ 層９が形成されてＰ
ＮＰＮからなるＰ−Ｎ接合を形成する。
【０００４】前記図面にはＰ- 型井戸２内に一つのホト
ダイオード領域４と垂直電荷転送領域３のみが図示され
ているが、実際には複数個のホトダイオード４と複数個
の垂直電荷転送領域がＰ- 型井戸内に繰り返し形成され
ている。
ダイオード領域４と垂直電荷転送領域３のみが図示され
ているが、実際には複数個のホトダイオード４と複数個
の垂直電荷転送領域がＰ- 型井戸内に繰り返し形成され
ている。
【０００５】つぎに、ゲート絶縁膜５が基板の全面に形
成され、前記垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ３の上部のゲー
ト絶縁膜５上にポリゲート６が形成され、前記ポリゲー
ト６を覆うようにホトダイオード領域４を除いたゲート
絶縁膜５上に絶縁膜７が形成され、ホトダイオード領域
４以外の部分に光が入射されるのを防止するための金属
遮光層８がホトダイオード領域４以外の絶縁膜７上に形
成される。
成され、前記垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ３の上部のゲー
ト絶縁膜５上にポリゲート６が形成され、前記ポリゲー
ト６を覆うようにホトダイオード領域４を除いたゲート
絶縁膜５上に絶縁膜７が形成され、ホトダイオード領域
４以外の部分に光が入射されるのを防止するための金属
遮光層８がホトダイオード領域４以外の絶縁膜７上に形
成される。
【０００６】前記のような工程を含んで形成された従来
のＣＣＤ映像素子の動作を説明すると、次の通りであ
る。光がホトダイオード領域４に照射されると、Ｐ−Ｎ
接合構造のホトダイオード領域ＰＤ４で映像信号電荷が
生成され、ホトダイオード領域に蓄積される。ホトダイ
オード領域４に蓄積された映像信号電荷は、ポリゲート
６に加えられる転送信号により垂直電荷転送領域ＶＣＣ
Ｄ３に転送される。
のＣＣＤ映像素子の動作を説明すると、次の通りであ
る。光がホトダイオード領域４に照射されると、Ｐ−Ｎ
接合構造のホトダイオード領域ＰＤ４で映像信号電荷が
生成され、ホトダイオード領域に蓄積される。ホトダイ
オード領域４に蓄積された映像信号電荷は、ポリゲート
６に加えられる転送信号により垂直電荷転送領域ＶＣＣ
Ｄ３に転送される。
【０００７】しかし、前記従来のＣＣＤ映像素子は、ホ
トダイオード領域４に光が照射されるとき、光がホトダ
イオード領域４にのみ限定的に入射されて信号が生成す
るのではなく、光が乱反射されてＰ- 型井戸２内に信号
が生成する。Ｐ- 型井戸２で生成されたこの信号電荷は
ノイズ電荷になる。
トダイオード領域４に光が照射されるとき、光がホトダ
イオード領域４にのみ限定的に入射されて信号が生成す
るのではなく、光が乱反射されてＰ- 型井戸２内に信号
が生成する。Ｐ- 型井戸２で生成されたこの信号電荷は
ノイズ電荷になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】即ち、図２に示すよう
にＰ- 型井戸領域２のポテンシャル・バリアが低いた
め、Ｐ- 型井戸２領域で生成された信号電荷は、ホトダ
イオード領域４に流入してきてホトダイオード領域４で
生成された映像信号電荷とともに垂直電荷転送領域ＶＣ
ＣＤに転送されて水平ＨＣＣＤとセンス増幅器（未図
示）を通じて映像で出力される。従って、映像がにじむ
スミア現象が生じる問題があった。
にＰ- 型井戸領域２のポテンシャル・バリアが低いた
め、Ｐ- 型井戸２領域で生成された信号電荷は、ホトダ
イオード領域４に流入してきてホトダイオード領域４で
生成された映像信号電荷とともに垂直電荷転送領域ＶＣ
ＣＤに転送されて水平ＨＣＣＤとセンス増幅器（未図
示）を通じて映像で出力される。従って、映像がにじむ
スミア現象が生じる問題があった。
【０００９】上記問題点を解決するため、本発明の目的
は、光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリアを形成
して光の乱反射により光電変換領域以外の領域で生成さ
れた信号電荷が光電変換領域に流入するのを防止し、こ
れによりスミア現象を減少させることのできるＣＣＤ映
像素子を提供することにある。
は、光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリアを形成
して光の乱反射により光電変換領域以外の領域で生成さ
れた信号電荷が光電変換領域に流入するのを防止し、こ
れによりスミア現象を減少させることのできるＣＣＤ映
像素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のＣＣＤ映像素子は、第１導電型の半導体基板
と、半導体基板上に形成された低濃度の第２導電型の井
戸と、前記低濃度第２導電型の井戸領域内に形成された
高濃度の第１導電型の垂直電荷転送領域ＶＣＣＤと、前
記垂直電荷転送領域と一定の間隔を置いて前記井戸内に
形成された第１導電型の高濃度ホトダイオード領域と、
前記ホトダイオード領域の上側及び側面に各々形成され
た高濃度の第２導電型のチャンネルストップ層とポテン
シャル・バリア用第２導電型の高濃度不純物拡散層と、
前記ホトダイオード領域、第２導電型の高濃度不純物拡
散層及びチャンネルストップ領域を全て囲むように第２
導電型の井戸領域内に形成された第２導電型の不純物拡
散層と、基板の全面に形成されるゲート絶縁膜と、前記
垂直電荷転送領域の上側のゲート絶縁膜上に形成される
ポリゲートと、前記ポリゲートを覆うようにホトダイオ
ード領域を除いたゲート絶縁膜上に形成された絶縁膜
と、前記ホトダイオード領域を除いた絶縁膜上に形成さ
れる金属遮光層とを含んでなることを特徴とする。
の本発明のＣＣＤ映像素子は、第１導電型の半導体基板
と、半導体基板上に形成された低濃度の第２導電型の井
戸と、前記低濃度第２導電型の井戸領域内に形成された
高濃度の第１導電型の垂直電荷転送領域ＶＣＣＤと、前
記垂直電荷転送領域と一定の間隔を置いて前記井戸内に
形成された第１導電型の高濃度ホトダイオード領域と、
前記ホトダイオード領域の上側及び側面に各々形成され
た高濃度の第２導電型のチャンネルストップ層とポテン
シャル・バリア用第２導電型の高濃度不純物拡散層と、
前記ホトダイオード領域、第２導電型の高濃度不純物拡
散層及びチャンネルストップ領域を全て囲むように第２
導電型の井戸領域内に形成された第２導電型の不純物拡
散層と、基板の全面に形成されるゲート絶縁膜と、前記
垂直電荷転送領域の上側のゲート絶縁膜上に形成される
ポリゲートと、前記ポリゲートを覆うようにホトダイオ
ード領域を除いたゲート絶縁膜上に形成された絶縁膜
と、前記ホトダイオード領域を除いた絶縁膜上に形成さ
れる金属遮光層とを含んでなることを特徴とする。
【００１１】
【実施例】図３は本発明の実施例によるＣＣＤ映像素子
の断面構造を示す。本発明のＣＣＤ映像素子は、図３に
示すように、ｎ型半導体基板２１と、ｎ型半導体基板２
１上に形成された低濃度のＰ- 型井戸２２と、Ｐ- 型井
戸２２内に形成された高濃度のｎ+ 型ホトダイオード領
域２４と、Ｐ- 型井戸２２内にホトダイオード領域２４
と一定の間隔を置いて形成されたＶＣＣＤ領域２６と、
ホトダイオード領域２４の表面に形成されたポテンシャ
ル・バリア形成用高濃度Ｐ+ 型層２５と、Ｐ- 型井戸２
２内に前記ｎ+ 型ホトダイオード領域２４とＰ+ 型層２
５を囲むように形成されたスミア防止用Ｐ型不純物拡散
層２３と、基板の全面に形成されたゲート絶縁膜２７
と、ゲート絶縁膜２７の上で前記ＶＣＣＤ領域２６に対
応する位置に形成された転送信号印加用ポリゲート２８
と、ポリゲート２８を囲むようにホトダイオード領域２
４の上部を除いたゲート絶縁膜２７上に形成された絶縁
膜２９と、ホトダイオード領域２４を除いた絶縁膜２９
の表面上に形成された金属遮光層３０とを含む。そし
て、Ｐ型不純物拡散層２３内のホトダイオード領域２４
の側面に形成されたＰ+ 型のチャンネルストップ領域３
１をさらに含む。
の断面構造を示す。本発明のＣＣＤ映像素子は、図３に
示すように、ｎ型半導体基板２１と、ｎ型半導体基板２
１上に形成された低濃度のＰ- 型井戸２２と、Ｐ- 型井
戸２２内に形成された高濃度のｎ+ 型ホトダイオード領
域２４と、Ｐ- 型井戸２２内にホトダイオード領域２４
と一定の間隔を置いて形成されたＶＣＣＤ領域２６と、
ホトダイオード領域２４の表面に形成されたポテンシャ
ル・バリア形成用高濃度Ｐ+ 型層２５と、Ｐ- 型井戸２
２内に前記ｎ+ 型ホトダイオード領域２４とＰ+ 型層２
５を囲むように形成されたスミア防止用Ｐ型不純物拡散
層２３と、基板の全面に形成されたゲート絶縁膜２７
と、ゲート絶縁膜２７の上で前記ＶＣＣＤ領域２６に対
応する位置に形成された転送信号印加用ポリゲート２８
と、ポリゲート２８を囲むようにホトダイオード領域２
４の上部を除いたゲート絶縁膜２７上に形成された絶縁
膜２９と、ホトダイオード領域２４を除いた絶縁膜２９
の表面上に形成された金属遮光層３０とを含む。そし
て、Ｐ型不純物拡散層２３内のホトダイオード領域２４
の側面に形成されたＰ+ 型のチャンネルストップ領域３
１をさらに含む。
【００１２】前記構造を有する本発明のＣＣＤ映像素子
の製造方法を説明すると、次の通りである。まず、ｎ型
半導体基板２１に低濃度のＰ型不純物イオンを注入して
ｎ型半導体基板２１内に低濃度Ｐ- 型井戸２２を形成
し、前記低濃度Ｐ- 型井戸２２内に垂直電荷転送領域Ｖ
ＣＣＤ２６を形成する。次に、前記垂直電荷転送領域２
６の間の低濃度Ｐ- 型井戸２２領域内に、後続工程で形
成されるホトダイオード領域より広い幅を有するように
Ｐ型不純物を高エネルギーのイオン注入装備で注入して
Ｐ型不純物拡散層２３を形成する。そして、前記Ｐ型不
純物拡散層２３内に高濃度ｎ+ 型不純物をイオン注入し
てホトダイオード領域２４を形成する。つぎに、前記ホ
トダイオード領域２４に高濃度のＰ+ 型不純物をイオン
注入して、ホトダイオードの側面にはチャンネルストッ
プ層３１を形成し、ホトダイオード領域２４の表面には
Ｐ+ 型層２５を形成する。
の製造方法を説明すると、次の通りである。まず、ｎ型
半導体基板２１に低濃度のＰ型不純物イオンを注入して
ｎ型半導体基板２１内に低濃度Ｐ- 型井戸２２を形成
し、前記低濃度Ｐ- 型井戸２２内に垂直電荷転送領域Ｖ
ＣＣＤ２６を形成する。次に、前記垂直電荷転送領域２
６の間の低濃度Ｐ- 型井戸２２領域内に、後続工程で形
成されるホトダイオード領域より広い幅を有するように
Ｐ型不純物を高エネルギーのイオン注入装備で注入して
Ｐ型不純物拡散層２３を形成する。そして、前記Ｐ型不
純物拡散層２３内に高濃度ｎ+ 型不純物をイオン注入し
てホトダイオード領域２４を形成する。つぎに、前記ホ
トダイオード領域２４に高濃度のＰ+ 型不純物をイオン
注入して、ホトダイオードの側面にはチャンネルストッ
プ層３１を形成し、ホトダイオード領域２４の表面には
Ｐ+ 型層２５を形成する。
【００１３】従って、ホトダイオード領域はＰＮＰＰ構
造を有する。そして、基板の全面にわたり酸化膜と窒化
膜を順次蒸着してＯＮＯ（Ｏｘｉｄｅ−Ｎｉｔｒｉｄｅ
−Ｏｘｉｄｅ）からなるゲート絶縁膜２７を形成し、前
記垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ２６の上側のゲート絶縁膜
２７上にポリゲート２８を形成する。ホトダイオード領
域２４を除いたゲート絶縁膜２７上に絶縁膜２９を形成
し、その上に垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ２６に光が照射
されるのを防止するため金属遮光層３０を形成する。
造を有する。そして、基板の全面にわたり酸化膜と窒化
膜を順次蒸着してＯＮＯ（Ｏｘｉｄｅ−Ｎｉｔｒｉｄｅ
−Ｏｘｉｄｅ）からなるゲート絶縁膜２７を形成し、前
記垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ２６の上側のゲート絶縁膜
２７上にポリゲート２８を形成する。ホトダイオード領
域２４を除いたゲート絶縁膜２７上に絶縁膜２９を形成
し、その上に垂直電荷転送領域ＶＣＣＤ２６に光が照射
されるのを防止するため金属遮光層３０を形成する。
【００１４】図４（Ａ）（Ｂ）は、各々図３のＢ−Ｂ′
線に沿ったＣＣＤ映像素子の電位分布図とドーズ量フロ
ファイール図である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、
光電変換領域であるホトダイオード領域２４の周囲に形
成されたＰ型不純物拡散層２３がポテンシャル・バリア
層としての役を果たして、従来のＣＣＤ映像素子より
“ａ”だけの高い電位を形成することにより、光の乱反
射等によりＰ- 型井戸２２内にノイズ電荷が発生しても
Ｐ型不純物拡散層２３により形成されたポテンシャル・
バリアによってノイズ電荷がホトダイオード領域に流入
せず、半導体基板２１へ抜け出すことになる。従って、
映像信号電荷以外の電荷がホトダイオード領域の電荷蓄
積領域に流入するのを防止してスミア現象を抑制する。
線に沿ったＣＣＤ映像素子の電位分布図とドーズ量フロ
ファイール図である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、
光電変換領域であるホトダイオード領域２４の周囲に形
成されたＰ型不純物拡散層２３がポテンシャル・バリア
層としての役を果たして、従来のＣＣＤ映像素子より
“ａ”だけの高い電位を形成することにより、光の乱反
射等によりＰ- 型井戸２２内にノイズ電荷が発生しても
Ｐ型不純物拡散層２３により形成されたポテンシャル・
バリアによってノイズ電荷がホトダイオード領域に流入
せず、半導体基板２１へ抜け出すことになる。従って、
映像信号電荷以外の電荷がホトダイオード領域の電荷蓄
積領域に流入するのを防止してスミア現象を抑制する。
【００１５】
【発明の効果】前記本発明によれば、ホトダイオード領
域の周辺にポテンシャル・バリア層を形成することによ
り、光の乱反射等によりホトダイオード領域以外の領域
でノイズ電荷が発生してもホトダイオード領域にノイズ
電荷が流入するのを防止してスミア現象を抑制し、これ
により素子の解像度を向上させることができる。
域の周辺にポテンシャル・バリア層を形成することによ
り、光の乱反射等によりホトダイオード領域以外の領域
でノイズ電荷が発生してもホトダイオード領域にノイズ
電荷が流入するのを防止してスミア現象を抑制し、これ
により素子の解像度を向上させることができる。
【図１】 従来のＣＣＤ映像素子の構造断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ′線に沿った従来のＣＣＤ映像
素子の電位分布図である。
素子の電位分布図である。
【図３】 本発明の実施例によるＣＣＤ映像素子の構造
断面図である。
断面図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ′線に沿った電位分布図及び各
領域のドーズ量フロファイール図である。
領域のドーズ量フロファイール図である。
２１…ｎ型半導体基板、２２…低濃度Ｐ型井戸、２３…
Ｐ型不純物拡散領域、２４…ホトダイオード領域、２５
…ＰＤＰ領域、２６…ＶＣＣＤ領域、２７…ゲート絶縁
膜、２８…ポリゲート、２９…絶縁膜、３０…金属遮光
層。
Ｐ型不純物拡散領域、２４…ホトダイオード領域、２５
…ＰＤＰ領域、２６…ＶＣＣＤ領域、２７…ゲート絶縁
膜、２８…ポリゲート、２９…絶縁膜、３０…金属遮光
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−219566（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−162974（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−354162（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−19480（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−335572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−28270（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 27/148 H04N 5/335 H01L 29/78
Claims (2)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、 半導体基板上に形成された低濃度の第２導電型の井戸
と、 前記低濃度第２導電型の井戸領域内に形成された高濃度
の第１導電型の垂直電荷転送領域ＶＣＣＤと、 前記垂直電荷転送領域と一定の間隔を置いて井戸内に形
成された第１導電型の高濃度ホトダイオード領域と、 前記ホトダイオード領域の上側及び側面に各々形成され
た高濃度の第２導電型のチャンネルストップ層とポテン
シャル・バリア用高濃度の第２導電型の不純物拡散層
と、 前記ホトダイオード領域、高濃度の第２導電型の不純物
拡散層及びチャンネルストップ領域を全部囲むように低
濃度の井戸領域内に形成された第２導電型の不純物拡散
層と、 基板の全面に形成されるゲート絶縁膜と、 前記垂直電荷転送領域の上側のゲート絶縁膜上に形成さ
れるポリゲートと、 前記ポリゲートを囲むようにホトダイオード領域を除い
たゲート絶縁膜上に形成された絶縁膜と、 前記ホトダイオード領域を除いた絶縁膜上に形成される
金属遮光層とを含んでなることを特徴とするＣＣＤ映像
素子。 - 【請求項２】 ゲート絶縁膜はＯＮＯ（Ｏｘｉｄｅ−Ｎ
ｉｔｒｉｄｅ−Ｏｘｉｄｅ）層からなることを特徴とす
る請求項１記載のＣＣＤ映像素子。
Applications Claiming Priority (2)
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| KR2019940016942U KR0123048Y1 (ko) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 씨씨디 영상소자 |
| KR16942/1994 | 1994-07-08 |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0855976A JPH0855976A (ja) | 1996-02-27 |
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|---|---|
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