JP2857020B2 - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and manufacturing method thereof

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JP2857020B2
JP2857020B2 JP5130913A JP13091393A JP2857020B2 JP 2857020 B2 JP2857020 B2 JP 2857020B2 JP 5130913 A JP5130913 A JP 5130913A JP 13091393 A JP13091393 A JP 13091393A JP 2857020 B2 JP2857020 B2 JP 2857020B2
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solid
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恭志 渡辺
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ブルーミングの抑制の
ために縦型オーバーフロードレイン構造を採る固体撮像
装置とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure for suppressing blooming and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像装置は、CCD型やMOS型等
のいずれの場合であっても、各画素の取り扱い得る電荷
量に上限があるため、過大光を受光すると電荷が周囲の
画素にまであふれブルーミング現象が発生する。そこ
で、このようなブルーミング現象を抑制するために、固
体撮像装置の受光部にしきい値を超えた電荷を吸収する
ためのオーバーフロードレインを設ける提案がなされ、
現在では、特に画素の開口率を低下させることのない縦
型オーバーフロードレイン構造が多く採用されている。
2. Description of the Related Art A solid-state image pickup device has an upper limit in the amount of charge that can be handled by each pixel, regardless of whether it is a CCD type or a MOS type. Overflow blooming phenomenon occurs. Therefore, in order to suppress such a blooming phenomenon, it has been proposed to provide an overflow drain for absorbing a charge exceeding a threshold in a light receiving unit of the solid-state imaging device.
At present, a vertical overflow drain structure that does not lower the aperture ratio of a pixel is often used.

【0003】インターライン転送型のCCD撮像素子に
おける上記縦型オーバーフロードレイン構造を図7に示
す。この図は、1画素分の構造を模式的に表したもので
あり、図の縦軸は素子基板の深さ方向を示し、横軸は垂
直転送部における転送方向に直交する方向を示す。ま
た、このCCD撮像素子は、信号電荷として電子を用い
る導電型の場合について示す。
FIG. 7 shows the vertical overflow drain structure in an interline transfer type CCD image pickup device. This diagram schematically illustrates the structure of one pixel, in which the vertical axis indicates the depth direction of the element substrate, and the horizontal axis indicates the direction orthogonal to the transfer direction in the vertical transfer unit. Also, this CCD imaging device is of a conductive type using electrons as signal charges.

【0004】このCCD撮像素子は、n型の半導体基板
1上に形成されたものであり、この半導体基板1上に
は、p型半導体によるウエル層2が形成されている。ウ
エル層2の上層の一部には、1画素分の光を受光するn
型半導体による受光部3が形成され、さらにこの受光部
3の上層は、高濃度のp型の高濃度p型半導体層4によ
って覆われている。高濃度p型半導体層4は、受光部3
の一方の側に形成された隣接する画素との間を仕切るた
めのチャンネルストップ領域5に接続されている。ま
た、受光部3の他方の側には、p型のウエル層2による
トランスファ領域6を介してn型半導体による埋め込み
チャンネル型の転送部7が形成されている。トランスフ
ァ領域6は、受光部3と転送部7との間の導通をポテン
シャルバリアによって制御するための領域であり、転送
部7のポテンシャルは、その上方に図示しない絶縁層を
介して形成された電極8によって制御されるようになっ
ている。
This CCD image pickup device is formed on an n-type semiconductor substrate 1, and a well layer 2 made of a p-type semiconductor is formed on the semiconductor substrate 1. In a part of the upper layer of the well layer 2, n for receiving light of one pixel is provided.
A light receiving section 3 made of a type semiconductor is formed, and an upper layer of the light receiving section 3 is covered with a high-concentration p-type high-concentration p-type semiconductor layer 4. The high-concentration p-type semiconductor layer 4 is
Is connected to a channel stop region 5 for partitioning between adjacent pixels formed on one side of the channel stop region. On the other side of the light receiving section 3, a buried channel type transfer section 7 made of an n-type semiconductor is formed via a transfer region 6 formed by a p-type well layer 2. The transfer region 6 is a region for controlling conduction between the light receiving unit 3 and the transfer unit 7 by a potential barrier, and the potential of the transfer unit 7 is controlled by an electrode formed thereover via an insulating layer (not shown). 8 is controlled.

【0005】上記半導体基板1には、チャンネルストッ
プ電位(接地電位、即ち0V)に対して逆バイアスとな
る正の十分に高い電圧が印加されるようになっている。
そして、過大光の入射によって受光部3に大量の電子が
蓄積されると、あふれ出た電子がウエル層2によって形
成されるポテンシャルバリアを越えてこの逆バイアスさ
れた半導体基板1に流出することになり、これによって
ブルーミング現象の抑制を図ることができる。
The semiconductor substrate 1 is applied with a positive and sufficiently high voltage which is reversely biased with respect to a channel stop potential (ground potential, ie, 0 V).
When a large amount of electrons are accumulated in the light receiving section 3 due to the incidence of excessive light, the overflowed electrons flow out of the potential barrier formed by the well layer 2 to the reverse-biased semiconductor substrate 1. Accordingly, the blooming phenomenon can be suppressed.

【0006】ここで、上記図7のB−B断面におけるC
CD撮像素子の不純物濃度分布を図8に示す。なお、こ
の不純物濃度は、簡単のためステップ濃度で近似する。
即ち、半導体基板1は不純物濃度N1であり、ウエル層
2は厚さd2、不純物濃度N2であり、受光部3は厚さd
3、不純物濃度N3であり、高濃度p型半導体層4は厚さ
d4、不純物濃度N4となる。
Here, C in the BB section of FIG.
FIG. 8 shows the impurity concentration distribution of the CD imaging device. This impurity concentration is approximated by a step concentration for simplicity.
That is, the semiconductor substrate 1 has an impurity concentration N1, the well layer 2 has a thickness d2 and an impurity concentration N2, and the light receiving portion 3 has a thickness d2.
3. The impurity concentration is N3, and the high concentration p-type semiconductor layer 4 has a thickness d4 and an impurity concentration N4.

【0007】そして、受光部3の最大ポテンシャルをV
A、受光部3から半導体基板1へのポテンシャルバリア
をVB、半導体基板1から受光部3へのポテンシャルバ
リアをVCとし、ウエル層2との境界及び高濃度p型半
導体層4との境界から受光部3の最大ポテンシャル位置
までの距離をそれぞれa,bとすると、数1の関係が得
られる。
Then, the maximum potential of the light receiving section 3 is set to V
A, the potential barrier from the light receiving section 3 to the semiconductor substrate 1 is VB, the potential barrier from the semiconductor substrate 1 to the light receiving section 3 is VC , the boundary with the well layer 2 and the high-concentration p-type half.
Assuming that the distances from the boundary with the conductor layer 4 to the maximum potential position of the light receiving section 3 are a and b, respectively, the relationship of Equation 1 is obtained.

【0008】[0008]

【数1】 (Equation 1)

【0009】また、半導体基板1に印加される基板電圧
Vsubは、数2で表される。
The substrate voltage Vsub applied to the semiconductor substrate 1 is expressed by the following equation (2).

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】上記CCD撮像素子において、各不純物濃
度及び層の厚さを数3及び数4の各値とし、
In the above-mentioned CCD image pickup device, each impurity concentration and the thickness of the layer are set to values of Expressions 3 and 4,

【0012】[0012]

【数3】 (Equation 3)

【0013】[0013]

【数4】 (Equation 4)

【0014】空乏化時の各電圧を数5とした場合の例に
ついて図9に基づいて説明する。
An example in which each voltage at the time of depletion is represented by Formula 5 will be described with reference to FIG.

【0015】[0015]

【数5】 (Equation 5)

【0016】この空乏化時には、上記数2によって基板
電圧Vsubが10Vとなり、図示のように、受光部3か
ら半導体基板1へのポテンシャルバリアVBと半導体基
板1から受光部3へのポテンシャルバリアVCとが適当
な値となるため、受光部3に電子を蓄積することができ
る。
At the time of depletion, the substrate voltage Vsub becomes 10 V according to the above equation (2). As shown in the figure, the potential barrier VB from the light receiving section 3 to the semiconductor substrate 1 and the potential barrier VC from the semiconductor substrate 1 to the light receiving section 3 are reduced. Is an appropriate value, so that electrons can be stored in the light receiving section 3.

【0017】また、上記基板電圧Vsubの状態のまま
で、受光部3に電荷QSまで電子が蓄積し、ポテンシャ
ルバリアVBがVB0まで低下すると、この電子がオーバ
ーフロー電流IOFとなって半導体基板1に流出し、これ
によってブルーミング現象を抑制することができる。こ
のポテンシャルバリアVB0は、シリコン半導体素子の場
合には約0.5Vであり、上記数1、数2から距離a、
bの各値を求め、これをa0、b0とすると、飽和信号レ
ベルを示す電荷QSは、数6で示されることになる。
Also, while the substrate voltage Vsub remains, electrons accumulate in the light receiving portion 3 up to the charge QS, and when the potential barrier VB drops to VB0, the electrons flow into the semiconductor substrate 1 as an overflow current IOF. However, this can suppress the blooming phenomenon. The potential barrier VB0 is about 0.5 V in the case of a silicon semiconductor device, and is a distance a,
Assuming that each value of b is a0 and b0, the charge QS indicating the saturation signal level is expressed by the following equation (6).

【0018】[0018]

【数6】 (Equation 6)

【0019】そして、これらに基づいて受光部3の最大
ポテンシャルVA、ポテンシャルバリアVB、基板電圧V
sub及び電荷QSの各値を求めると、数7に示すようにな
り、
The maximum potential VA, potential barrier VB, substrate voltage V
When each value of sub and the charge QS is obtained, it becomes as shown in Expression 7.

【0020】[0020]

【数7】 (Equation 7)

【0021】これが図9に示したオーバーフロー時の状
態となる。
This is the state at the time of overflow shown in FIG.

【0022】さらに、受光部3に電子が蓄積されない状
態で半導体基板1の基板電圧Vsubを高くすると、ポテ
ンシャルバリアVBは低下する。そして、このポテンシ
ャルバリアVBが零となったとき、CCD撮像素子のポ
テンシャル分布は深さ方向に単調増加することになり、
受光部3には電子が蓄積されず全て半導体基板1に排出
されることになる。従って、このように基板電圧Vsub
をより高い電圧にすることにより、受光部3での有効蓄
積時間を制御する電子シャッタ機能として用いることが
できる。この場合には、距離a、bがそれぞれ数8とな
り、
Further, when the substrate voltage Vsub of the semiconductor substrate 1 is increased in a state where electrons are not accumulated in the light receiving section 3, the potential barrier VB is reduced. When the potential barrier VB becomes zero, the potential distribution of the CCD image sensor monotonically increases in the depth direction.
The electrons are not accumulated in the light receiving section 3 but are all discharged to the semiconductor substrate 1. Therefore, the substrate voltage Vsub
Can be used as an electronic shutter function for controlling the effective accumulation time in the light receiving unit 3 by setting a higher voltage. In this case, the distances a and b are respectively represented by the following Expression 8.

【0023】[0023]

【数8】 (Equation 8)

【0024】上記数1より最大ポテンシャルVAとポテ
ンシャルバリアVCの値を求め、これらをそれぞれVA
S、VCSとすると、基板電圧Vsubは数9によって表され
る。
The values of the maximum potential VA and the potential barrier VC are obtained from the above equation (1), and these are respectively calculated as VA
Assuming that S and VCS, the substrate voltage Vsub is expressed by Equation 9.

【0025】[0025]

【数9】 (Equation 9)

【0026】また、上記の例に基づいて受光部3の最大
ポテンシャルVA、ポテンシャルバリアVC及び基板電圧
Vsubの各値を求めると、数10に示すようになり、
Further, when the values of the maximum potential VA, potential barrier VC and substrate voltage Vsub of the light receiving portion 3 are obtained based on the above example, the values are as shown in Expression 10.

【0027】[0027]

【数10】 (Equation 10)

【0028】これが図9に示すシャッタ時の状態とな
る。
This is the state at the time of shutter shown in FIG.

【0029】この結果、図7に示した縦型オーバーフロ
ードレイン構造では、半導体基板1の基板電圧Vsubを
通常時に10Vとし、シャッタ時には28.53Vとし
て、極めて高い電圧を印加する必要がある。そして、こ
のような高電圧は、固体撮像装置の駆動回路に大きな負
担を強いることになるため、この基板電圧Vsubを低下
させる提案が従来からなされている(特開昭62−24
666号公報)。
As a result, in the vertical overflow drain structure shown in FIG. 7, the substrate voltage Vsub of the semiconductor substrate 1 needs to be 10 V at normal time and 28.53 V at the time of shutter, so that an extremely high voltage needs to be applied. Since such a high voltage imposes a heavy burden on a drive circuit of a solid-state imaging device, proposals have been made to lower the substrate voltage Vsub (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-24).
666).

【0030】上記の基板電圧Vsubを低下させることが
できる縦型オーバーフロードレイン構造を図10に示
す。ここでは、n型の半導体基板1におけるウエル層2
に接する上層部に不純物濃度がより高濃度となる第1領
域10を形成している。また、この第1領域10は、水
平方向には受光部3の下方に位置する範囲に形成されて
いる。
FIG. 10 shows a vertical overflow drain structure capable of lowering the substrate voltage Vsub. Here, the well layer 2 in the n-type semiconductor substrate 1 is
A first region 10 having a higher impurity concentration is formed in an upper layer portion in contact with. The first region 10 is formed in a range located below the light receiving unit 3 in the horizontal direction.

【0031】このように半導体基板1に第1領域10を
形成すると、図11に示すように、半導体基板1におけ
るウエル層2と接する部分の不純物濃度がN10まで高ま
ることになる。そして、上記数3〜数5の例において、
この不純物濃度N10を数11に示す値とすると、
When the first region 10 is formed in the semiconductor substrate 1 in this manner, as shown in FIG. 11, the impurity concentration of the portion of the semiconductor substrate 1 in contact with the well layer 2 increases to N10. Then, in the above examples of Equations 3 to 5,
Assuming that the impurity concentration N10 is a value shown in Equation 11,

【0032】[0032]

【数11】 [Equation 11]

【0033】オーバーフロー時における受光部3の最大
ポテンシャルVA、ポテンシャルバリアVC、基板電圧V
sub及び電荷QSは、数12に示す各値となり、
The maximum potential VA, potential barrier VC, and substrate voltage V of the light receiving section 3 at the time of overflow.
The sub and the charge QS take the values shown in Expression 12, and

【0034】[0034]

【数12】 (Equation 12)

【0035】また、シャッタ時における受光部3の最大
ポテンシャルVA、ポテンシャルバリアVC及び基板電圧
Vsubは、数13に示す各値となる。
The maximum potential VA, potential barrier VC, and substrate voltage Vsub of the light receiving section 3 at the time of the shutter are the respective values shown in Expression 13.

【0036】[0036]

【数13】 (Equation 13)

【0037】上記図10のC−C断面におけるCCD撮
像素子のポテンシャル分布を図12に示す。図示するよ
うに、これらオーバーフロー時及びシャッタ時のポテン
シャル分布は、オーバーフロー時には、オーバーフロー
電流I of を半導体基板1に流出させ、シャッタ時には、
受光部3に蓄積する電子を全て半導体基板1に排出する
ことができると共に、それぞれの場合の基板電圧V sub
を大幅に低下させることができるようになる。
FIG. 12 shows the potential distribution of the CCD image pickup device in the cross section taken along the line CC of FIG. As shown in the figure, the potential distribution at the time of overflow and at the time of shutter is such that at the time of overflow, the overflow current I of flows out to the semiconductor substrate 1 and at the time of shutter,
All the electrons accumulated in the light receiving section 3 can be discharged to the semiconductor substrate 1, and the substrate voltage V sub in each case can be discharged.
Can be greatly reduced.

【0038】[0038]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の例に
おいて、受光部3に電子が蓄積されていない空乏化時に
おける受光部3の最大ポテンシャルVA、ポテンシャル
バリアVB、ポテンシャルバリアVC及び基板電圧Vsub
を求めると、数14に示す各値となる。
However, in the above example, the maximum potential VA, the potential barrier VB, the potential barrier VC and the substrate voltage Vsub of the light receiving section 3 at the time of depletion where electrons are not accumulated in the light receiving section 3 are described.
Is obtained, each value shown in Expression 14 is obtained.

【0039】[0039]

【数14】 [Equation 14]

【0040】従って、この状態では、最大ポテンシャル
VAが基板電圧Vsubよりも高くなり、しかも、ポテンシ
ャルバリアVCが僅か0.20Vとなるため、図12に
示す空乏化時のポテンシャル分布からも明らかなよう
に、半導体基板1から受光部3への電荷の注入現象が発
生するようになる。
Accordingly, in this state, the maximum potential VA is higher than the substrate voltage Vsub, and the potential barrier VC is only 0.20 V. Therefore, it is clear from the potential distribution at the time of depletion shown in FIG. Then, the phenomenon of charge injection from the semiconductor substrate 1 to the light receiving section 3 occurs.

【0041】このため、図10に示した従来の縦型オー
バーフロードレイン構造では、実際には、上記例示より
も基板電圧Vsubを高くしなければ実用にはならず、基
板電圧Vsubを大幅に低下させて固体撮像装置の駆動回
路の負担を軽減するという効果を十分に得ることができ
ない。更に、この場合にはポテンシャルバリアVBが極
端に小さくなり、受光部3には信号電荷を殆ど蓄積でき
なくなってしまうという問題があった。
For this reason, the conventional vertical overflow drain structure shown in FIG. 10 is not practical unless the substrate voltage Vsub is higher than the above example, and the substrate voltage Vsub is greatly reduced. Therefore, the effect of reducing the load on the drive circuit of the solid-state imaging device cannot be sufficiently obtained. Further, in this case, there is a problem that the potential barrier VB becomes extremely small, and the light receiving unit 3 can hardly accumulate signal charges.

【0042】本発明は、上記事情に鑑み、半導体基板に
高濃度の第1領域を設けると共にウエル層にも高濃度の
第2領域を設けることにより、基板電圧を大幅に低下さ
せても空乏化時に電荷の注入現象が発生しない固体撮像
装置を提供することを目的としている。
In view of the above circumstances, the present invention provides a high-concentration first region in a semiconductor substrate and a high-concentration second region also in a well layer, so that depletion occurs even when the substrate voltage is significantly reduced. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device in which a charge injection phenomenon does not sometimes occur.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
の固体撮像装置は、一方の導電型の半導体基板上に他方
の導電型の半導体によるウエル層が形成されると共に、
該ウエル層の上層の一部に一方の導電型の半導体による
受光部が形成された固体撮像装置において、該半導体基
板における上層部の少なくとも該受光部の下方位置に、
該半導体基板よりも高濃度の一方の導電型の第1領域を
形成すると共に、該ウエル層における該半導体基板と接
する下層部の少なくとも該第1領域を覆う上方位置に、
該ウエル層よりも高濃度の他方の導電型を覆う上方位置
に、該ウエル層よりも高濃度の他方の導電型の第2領域
を形成したことを特徴とするものである。 また、請求項
2に記載の本発明の固体撮像装置は、上記受光部の上層
に高濃度の他方の導電型の半導体層が形成されているこ
とを特徴とする、請求項1に記載の固体撮像装置であ
る。 また、請求項3に記載の本発明の固体撮像装置は、
上記第1領域が上記半導体基板上の該ウエル層と接する
ように形成されていることを特徴とする、請求項1又は
請求項2に記載の固体撮像装置である。 また、請求項4
に記載の本発明の固体撮像装置は、上記第1領域及び上
記第2領域が画素領域全体に形成されていることを特徴
とする、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の固体
撮像装置である。
The present invention according to claim 1 is provided.
Solid-state imaging device is mounted on one conductive type semiconductor substrate
A well layer of a conductive type semiconductor is formed,
Part of the upper layer of the well layer is made of a semiconductor of one conductivity type.
In a solid-state imaging device having a light receiving section, the semiconductor substrate
At least at a position below the light receiving portion of the upper layer portion of the plate,
Forming a first region of one conductivity type having a higher concentration than the semiconductor substrate;
Forming and contacting the semiconductor substrate in the well layer.
At an upper position covering at least the first region of the lower layer portion,
Upper position covering the other conductivity type having a higher concentration than the well layer
A second region of the other conductivity type having a higher concentration than the well layer.
Is formed. Claims
2. The solid-state imaging device according to item 2 above,
That a high-concentration semiconductor layer of the other conductivity type is formed
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein
You. The solid-state imaging device according to the present invention described in claim 3 is
The first region is in contact with the well layer on the semiconductor substrate
Characterized by being formed as follows.
A solid-state imaging device according to claim 2. Claim 4
The solid-state imaging device according to the aspect of the present invention,
The second region is formed over the entire pixel region.
The solid according to any one of claims 1 to 3, wherein
An imaging device.

【0044】また、請求項5に記載の本発明の固体撮像
装置の製造方法は、前記半導体基板よりも高濃度の前記
一方の導電型の第1領域と、前記ウエル層よりも高濃度
の前記他方の導電型の第2領域とをそれぞれ高エネルギ
ーによるイオン注入法によって形成することを特徴とす
る、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の固体撮像
装置の製造方法である。
The solid-state imaging device according to the fifth aspect of the present invention.
The method of manufacturing the device, wherein the higher concentration than the semiconductor substrate
A first region of one conductivity type and a higher concentration than the well layer;
And the second region of the other conductivity type with high energy.
Formed by an ion implantation method using
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 4,
It is a manufacturing method of an apparatus.

【0045】[0045]

【作用】半導体基板よりも高濃度の一方の導電型の第1
領域は、この半導体基板に逆バイアスの基板電圧を印加
した場合に、基板側への空乏層の伸びを抑制することが
できる。従って、この第1領域の形成により、通常動作
時及びシャッタ動作時の基板電圧(絶対値)を低下させ
ることができる。
The first conductivity type of one conductivity type having a higher concentration than the semiconductor substrate.
The region can suppress the extension of the depletion layer toward the substrate when a reverse bias substrate voltage is applied to the semiconductor substrate. Therefore, by forming the first region, the substrate voltage (absolute value) during the normal operation and the shutter operation can be reduced.

【0046】また、ウエル層よりも高濃度の他方の導電
型の第2領域は、上記第1領域によって基板電圧を大幅
に低下させた場合に、受光部の電圧(絶対値)が高くな
ったときの半導体基板からこの受光部へのポテンシャル
バリアの低下を防ぐことができる。従って、この第2領
域の形成により、受光部の電荷(電子又は正孔)が空に
なって電圧が上昇した場合にも、半導体基板から受光部
への電荷の注入現象を防止することができる。
In the second region of the other conductivity type having a higher concentration than that of the well layer, the voltage (absolute value) of the light-receiving portion is increased when the substrate voltage is significantly reduced by the first region. In this case, the potential barrier from the semiconductor substrate to the light receiving portion can be prevented from lowering. Therefore, by the formation of the second region, even when the charges (electrons or holes) in the light receiving portion are emptied and the voltage rises, the phenomenon of charge injection from the semiconductor substrate to the light receiving portion can be prevented. .

【0047】従って、請求項1の発明によれば、固体撮
像装置の駆動回路の負担を軽減するために第1領域を形
成して基板電圧を大幅に低下させるようにした場合であ
っても、受光部の電荷が空になった際に半導体基板から
注入現象が発生するのを防止することができるようにな
る。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, even if the first region is formed to reduce the load on the driving circuit of the solid-state imaging device and the substrate voltage is greatly reduced, This makes it possible to prevent the injection phenomenon from occurring from the semiconductor substrate when the electric charge in the light receiving portion becomes empty.

【0048】請求項の発明によれば、上記固体撮像装
置において、半導体素子の表面から離れた深い領域に高
濃度の第1領域と第2領域とを形成するために、高エネ
ルギーによるイオン注入法を使用するので、ウェル層を
半導体基板上にエピタキシャル法によって形成するよう
な場合に比べ生産性を向上させることができるようにな
る。
According to the fifth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device, high-energy ion implantation is performed to form the high-concentration first and second regions in a deep region away from the surface of the semiconductor element. Since the method is used, the productivity can be improved as compared with the case where the well layer is formed on the semiconductor substrate by the epitaxial method.

【0049】[0049]

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0050】図1乃至図3は本発明の一実施例を示すも
のであって、図1はCCD撮像素子の部分縦断面図、図
2は図1のA−A断面における不純物濃度分布を示す
図、図3は図1のA−A断面におけるポテンシャル分布
を示す図である。なお、上記図7乃至図12に示した従
来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記
して説明を省略する。また、図2の不純物濃度は、簡単
のためステップ濃度で近似して示す。
FIGS. 1 to 3 show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a partial vertical sectional view of a CCD image pickup device, and FIG. 2 shows an impurity concentration distribution in an AA section of FIG. FIG. 3 and FIG. 3 are diagrams showing the potential distribution in the AA section of FIG. Note that components having the same functions as those of the conventional example shown in FIGS. 7 to 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The impurity concentration in FIG. 2 is approximated by a step concentration for simplicity.

【0051】本実施例は、インターライン転送型のCC
D撮像素子における縦型オーバーフロードレイン構造を
示す。また、このCCD撮像素子は、信号電荷として電
子を用いる導電型の場合について示す。なお、本発明
は、このインターライン転送型のCCD撮像素子に限ら
ず、縦型オーバーフロードレイン構造を有するフレーム
転送型又はリニア転送型のCCD撮像素子にも実施可能
である。また、導電型を変更すれば、正孔を信号電荷と
するCCD撮像素子に実施することも可能である。
In this embodiment, an interline transfer type CC
4 shows a vertical overflow drain structure in a D imaging device. Also, this CCD imaging device is of a conductive type using electrons as signal charges. The present invention is not limited to this interline transfer type CCD image pickup device, but can be applied to a frame transfer type or linear transfer type CCD image pickup device having a vertical overflow drain structure. Further, if the conductivity type is changed, the present invention can be applied to a CCD imaging device that uses holes as signal charges.

【0052】n型の半導体基板1上にp型の半導体によ
るウエル層2を形成すると共に、その上層の一部にn型
の半導体による受光部3を形成し、さらにこの上層を高
濃度のp型の高濃度p型半導体層4で覆う構成は図7の
従来例と同じである。また、n型の半導体基板1の上層
部における受光部3の下方位置に高濃度のn型半導体に
よる第1領域10を形成する構成は図10の従来例と同
じである。
A well layer 2 made of a p-type semiconductor is formed on an n-type semiconductor substrate 1, and a light-receiving portion 3 made of an n-type semiconductor is formed on a part of the upper layer. The structure covered with the high-concentration p-type semiconductor layer 4 is the same as that of the conventional example shown in FIG. The configuration in which the first region 10 made of a high-concentration n-type semiconductor is formed at a position below the light receiving section 3 in the upper layer portion of the n-type semiconductor substrate 1 is the same as the conventional example of FIG.

【0053】本実施例のCCD撮像素子は、さらにp型
のウエル層2における半導体基板1に接する下層部に不
純物濃度がより高濃度となる第2領域20が形成されて
いる。この第2領域20は、半導体基板1における第1
領域10と同様に受光部3の下方位置の範囲に形成され
るが、図示のように、この第1領域10よりも水平方向
に若干広くする方が望ましい。
In the CCD image pickup device of this embodiment, a second region 20 having a higher impurity concentration is formed in a lower layer portion of the p-type well layer 2 in contact with the semiconductor substrate 1. This second region 20 is formed in the first region of the semiconductor substrate 1.
It is formed in a range below the light receiving portion 3 as in the region 10, but is preferably slightly wider in the horizontal direction than the first region 10 as shown in the figure.

【0054】上記構成のCCD撮像素子は、半導体基板
1に高濃度の第1領域10が形成されると共にウエル層
2に高濃度の第2領域20が形成されるので、図2に示
すように、半導体基板1におけるウエル層2と接する部
分の不純物濃度がN10まで高まると共に、ウエル層2に
おける半導体基板1と接する部分の不純物濃度がN20ま
で高まることになる。従って、受光部3の最大ポテンシ
ャルVAは、前記数1に示した関係のままであるが、ポ
テンシャルバリアVBとポテンシャルバリアVCは、受光
部3の最大ポテンシャル位置までの距離aの位置によっ
て異なる。即ち、最大ポテンシャルVAは、数15の関
係となり、
In the CCD image pickup device having the above-described structure, the high-concentration first region 10 is formed on the semiconductor substrate 1 and the high-concentration second region 20 is formed on the well layer 2, as shown in FIG. In addition, the impurity concentration of the portion of the semiconductor substrate 1 in contact with the well layer 2 increases to N10, and the impurity concentration of the portion of the well layer 2 in contact with the semiconductor substrate 1 increases to N20. Therefore, the maximum potential VA of the light receiving unit 3 remains as shown in the above equation 1, but the potential barrier VB and the potential barrier VC differ depending on the position of the distance a to the maximum potential position of the light receiving unit 3. That is, the maximum potential VA has the relationship of Expression 15,

【0055】[0055]

【数15】 (Equation 15)

【0056】ポテンシャルバリアVBとポテンシャルバ
リアVCは、距離aの条件によって数16又は数17の
関係となる。
The potential barrier VB and the potential barrier VC have the relationship of Expression 16 or Expression 17 depending on the condition of the distance a.

【0057】[0057]

【数16】 (Equation 16)

【0058】[0058]

【数17】 [Equation 17]

【0059】ここで、オーバーフロー時には、ポテンシ
ャルバリアVBが前記VB0(=0.5V)となるので、
簡単のため距離aが以下に示す数18の関係であったと
すると、
Here, at the time of overflow, the potential barrier VB becomes VB0 (= 0.5 V).
For the sake of simplicity, if the distance a is given by the following equation 18,

【0060】[0060]

【数18】 (Equation 18)

【0061】オーバーフロー時の距離a0及びウエル層
2の深さd2は、数19によって表される。
The distance a0 at the time of overflow and the depth d2 of the well layer 2 are represented by Expression 19.

【0062】[0062]

【数19】 [Equation 19]

【0063】また、このときのポテンシャルバリアVC
をVC0とすると、第2領域20の深さd20は、数20で
表され、
The potential barrier VC at this time is
Is VC0, the depth d20 of the second region 20 is expressed by Expression 20.

【0064】[0064]

【数20】 (Equation 20)

【0065】最大ポテンシャルVAをVA0とすると、距
離bは、数21で表される。
Assuming that the maximum potential VA is VA0, the distance b is expressed by Expression 21.

【0066】[0066]

【数21】 (Equation 21)

【0067】そして、オーバーフロー時の電荷QS(飽
和信号量)は、数22で表される。
Then, the charge QS (saturation signal amount) at the time of overflow is expressed by Expression 22.

【0068】[0068]

【数22】 (Equation 22)

【0069】また、空乏化時のポテンシャルバリアVC
をVC1とすると(0.5V<VC1<VC0)、上記数17
における距離aの条件に相当するため、この距離aは、
数23で表され、
The potential barrier VC at the time of depletion
Is defined as VC1 (0.5V <VC1 <VC0).
Since this corresponds to the condition of the distance a in
Expression 23

【0070】[0070]

【数23】 (Equation 23)

【0071】この数17と数23から空乏化時のポテン
シャルバリアVBであるVB1が求められる。従って、最
大ポテンシャルVAは数24で表され、
The potential barrier VB at the time of depletion, VB1, is obtained from Equations 17 and 23. Therefore, the maximum potential VA is expressed by Expression 24,

【0072】[0072]

【数24】 (Equation 24)

【0073】これと、上記数15から距離bが求まり、
これをb1とすると、受光部3の厚さd3は、数25で表
されることになる。
From this, the distance b is obtained from the above equation (15).
Assuming that this is b1, the thickness d3 of the light receiving section 3 is expressed by Expression 25.

【0074】[0074]

【数25】 (Equation 25)

【0075】さらに、シャッタ時には、距離aが零とな
るため、距離bが受光部3の厚さd3に一致し、このと
きの基板電圧Vsubが数26で表される。
Further, at the time of shuttering, since the distance a becomes zero, the distance b coincides with the thickness d3 of the light receiving section 3, and the substrate voltage Vsub at this time is expressed by Expression 26.

【0076】[0076]

【数26】 (Equation 26)

【0077】そして、前記数3で示した不純物濃度の条
件を当てはめ、さらに、第1領域10と第2領域20の
不純物濃度N10、N20をそれぞれ数27の値として、
Then, the condition of the impurity concentration shown in the equation (3) is applied, and the impurity concentrations N10 and N20 of the first region 10 and the second region 20 are set to the values of the expression 27, respectively.

【0078】[0078]

【数27】 [Equation 27]

【0079】オーバーフロー時の各ポテンシャルをそれ
ぞれ数28の値とすると、
Assuming that each potential at the time of overflow is the value of Equation 28,

【0080】[0080]

【数28】 [Equation 28]

【0081】距離a0、b0並びにウエル層2の厚さd2
及び第2領域20の厚さd20は、それぞれ数29に示す
値となる。
The distances a0 and b0 and the thickness d2 of the well layer 2
And the thickness d20 of the second region 20 is a value shown in Expression 29.

【0082】[0082]

【数29】 (Equation 29)

【0083】又、空乏化時のポテンシャルバリアVC1を
1.0Vとすると、各ポテンシャル並びに距離a1、b1
及び受光部3の厚さd3は、それぞれ数30に示す値と
なる。
If the potential barrier VC1 at the time of depletion is 1.0 V, each potential and the distances a1, b1
And the thickness d3 of the light receiving section 3 is a value shown in Expression 30.

【0084】[0084]

【数30】 [Equation 30]

【0085】さらに、オーバーフロー時の電荷QS及び
シャッタ時の基板電圧Vsubは、数31に示す値なる。
Further, the charge QS at the time of overflow and the substrate voltage Vsub at the time of shutter have the values shown in Expression 31.

【0086】[0086]

【数31】 (Equation 31)

【0087】この結果、上記条件での縦型オーバーフロ
ードレイン構造が十分に形成可能であり、この場合のポ
テンシャル分布は図3に示すようになる。即ち、基板電
圧Vsubは、通常動作時が3.5Vであり、シャッタ動
作時には10.66Vとなって、図7乃至図9に示した
従来例に比べ大幅な低下が可能となる。また、受光部3
が完全に空乏化した場合には、その最大ポテンシャルV
A1が4.71Vとなって、基板電圧Vsubの3.5Vよ
り低くなるが、半導体基板1から受光部3へのポテンシ
ャルバリアVC1は1.0Vとなって十分な大きさを有す
るため、電子の注入現象を防止することができる。さら
に、オーバーフロー時の電荷QS(飽和信号量)も数3
1に示す値となって十分な量を確保することができる。
As a result, a vertical overflow drain structure under the above conditions can be sufficiently formed, and the potential distribution in this case is as shown in FIG. That is, the substrate voltage Vsub is 3.5 V during the normal operation and 10.66 V during the shutter operation, and can be greatly reduced as compared with the conventional example shown in FIGS. The light receiving unit 3
Is completely depleted, its maximum potential V
A1 is 4.71 V, which is lower than the substrate voltage Vsub of 3.5 V. However, the potential barrier VC1 from the semiconductor substrate 1 to the light receiving section 3 is 1.0 V, which is sufficiently large, so that electrons The injection phenomenon can be prevented. Further, the charge QS (saturation signal amount) at the time of overflow is also expressed by Equation (3).
It becomes the value shown in FIG. 1 and a sufficient amount can be secured.

【0088】尚、図2において、n型の高濃度の第1領
域10の厚さd10は次のようにすることが望ましい。即
ち、基板1とp型のウエル層2との間に逆バイアス電圧
が印加されたときに、接合界面から基板1側へ伸びる空
乏層の端が、少なくとも受光部3の下側領域では、第1
領域10の中に留まる状態とすることである。この空乏
層が最も伸びるのはシャッタ時である。従って、厚さd
10は以下の数32のように定められる。
In FIG. 2, it is desirable that the thickness d10 of the n-type high concentration first region 10 be as follows. That is, when a reverse bias voltage is applied between the substrate 1 and the p-type well layer 2, the end of the depletion layer extending from the junction interface to the substrate 1 is at least in the lower region of the light receiving section 3. 1
That is, the state is to remain in the area 10. This depletion layer extends most during the shutter. Therefore, the thickness d
10 is defined as in the following Expression 32.

【0089】[0089]

【数32】 (Equation 32)

【0090】図4は本発明の他の実施例を示すものであ
って、CCD撮像素子の部分縦断面図である。なお、上
記図1に示した第1実施例と同様の機能を有する構成部
材には同じ番号を付記して説明を省略する。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, and is a partial longitudinal sectional view of a CCD image pickup device. Components having the same functions as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0091】本実施例では、ウエル層2に形成した第2
領域20が半導体基板1の第1領域10の上方を覆うだ
けでなく、画素領域全体に水平方向に広がって形成され
ている。
In the present embodiment, the second
The region 20 not only covers the first region 10 of the semiconductor substrate 1 but also extends in the horizontal direction over the entire pixel region.

【0092】上記構成によれば、CCD撮像素子のポテ
ンシャル分布は上記図2と同じになるため、第1実施例
と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施例の
場含には、転送部7の下方にも第2領域20が形成され
るため、半導体墓板1からこの転送部7への電荷の注入
現象も確実に防止することができるようになる
According to the above configuration, since the potential distribution of the CCD image pickup device is the same as that of FIG. 2, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, in the case of the present embodiment, since the second region 20 is also formed below the transfer section 7, it is possible to surely prevent the phenomenon of charge injection from the semiconductor grave 1 into the transfer section 7. Will be able to do it .

【0093】図5は本発明のさらに他の実施例を示すも
のであって、CCD撮像素子の部分縦断面図である。な
お、上記図1及び図4に示した第1実施例及び第2実施
例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記し
て説明を省略する。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention, and is a partial longitudinal sectional view of a CCD image pickup device. The same reference numerals are given to components having the same functions as those of the first and second embodiments shown in FIGS. 1 and 4 and description thereof is omitted.

【0094】本実施例では、ウエル層2に形成した第2
領域20が画素領域全体に水平方向に広がって形成され
ると共に、半導体基板1に形成した第1領域10も画素
領域全体に水平方向に広がって形成されている。
In the present embodiment, the second
The region 20 is formed so as to extend horizontally in the entire pixel region, and the first region 10 formed in the semiconductor substrate 1 is also formed so as to extend horizontally in the entire pixel region.

【0095】上記構成の場合も、CCD撮像素子のポテ
ンシャル分布は上記図2と同じになるため、第1実施例
と同様の効果を得ることができる。また、第2領域20
の形成条件を選択することにより、第2実施例と同様
に、半導体基板1から転送部7への電荷の注入現象を防
止することができるようになる。そして、本実施例で
は、画素寸法がさらに縮小された場合に、第2領域20
のみならず第1領域10についても、横方向への広がり
を考慮する必要がなくなるため、これら第1領域10と
第2領域20を容易に形成することができるようにな
る。
Also in the case of the above configuration, since the potential distribution of the CCD image sensor becomes the same as that of FIG. 2, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Also, the second region 20
By selecting the formation conditions, the phenomenon of charge injection from the semiconductor substrate 1 to the transfer section 7 can be prevented, as in the second embodiment. In the present embodiment, when the pixel size is further reduced, the second region 20
In addition to the first region 10, it is not necessary to consider the spread in the lateral direction, so that the first region 10 and the second region 20 can be easily formed.

【0096】上記各実施例における第1領域10及び第
2領域20は、CCD撮像素子の表面から離れた深い位
置に不純物濃度が高濃度となる領域として形成される。
そして、このような領域を形成するには、前述の特開昭
62−24666に示されているように、半導体基板1
上にエピタキシャル成長によってウエル層2を形成する
方法を用いることができる。しかし、上記各実施例で
は、高エネルギーによるイオン注入法を利用している。
The first region 10 and the second region 20 in each of the above embodiments are formed as regions having a high impurity concentration at a deep position away from the surface of the CCD image pickup device.
In order to form such a region, as shown in the above-mentioned JP-A-62-24666, the semiconductor substrate 1 is formed.
A method of forming the well layer 2 thereon by epitaxial growth can be used. However, in each of the above embodiments, an ion implantation method using high energy is used.

【0097】高エネルギーによるイオン注入法では、ボ
ロンとリンをイオン注入する際の平均注入深さRPと標
準偏差σPと注入エネルギーEとが数33の関係となる
(S.M.Sze編「VLSI Technology」第2版 (McGrow-Hil
l,1988)第8章より)。
In the ion implantation method using high energy, the average implantation depth RP, the standard deviation σP, and the implantation energy E at the time of boron and phosphorus ion implantation have a relationship represented by the following equation (33). Edition (McGrow-Hil
l, 1988) from Chapter 8.)

【0098】[0098]

【数33】 [Equation 33]

【0099】従って、上記各実施例における第1領域1
0の形成にリンを使用した場合、注入エネルギーEを
2.12MeVとすると、平均注入深さRPは2.40
μmとなり、標準偏差σPは0.35μmとなって、深
さ2.05μm〜2.75μmの領域にリンが高濃度で
注入されることになる。また、第2領域20の形成にボ
ロンを用いた場合、注入エネルギーEを1.01MeV
とすると、平均注入深さRPは1.85μmとなり、標
準偏差σPは0.14μmとなって、深さ1.71μm
〜1.99μmの領域にボロンが高濃度で注入されるこ
とになる。そして、高濃度p型半導体層4の厚さd4を
0.24μmとすると、第1領域10は、2.00μm
〜2.81μmの深さに形成され、第2領域20は、
1.67μm〜2.00μmの深さに形成されることに
なるので、上記リンとボロンによるイオン注入結果とほ
ぼ一致し、この高エネルギーによるイオン注入法が上記
各実施例の第1領域10と第2領域20の形成に非常に
適した方法であることが判る。
Therefore, the first region 1 in each of the above embodiments is used.
In the case where phosphorus is used to form 0, if the implantation energy E is 2.12 MeV, the average implantation depth RP is 2.40.
μm, and the standard deviation σP becomes 0.35 μm, so that phosphorus is implanted at a high concentration in a region of 2.05 μm to 2.75 μm in depth. When boron is used to form the second region 20, the implantation energy E is set to 1.01 MeV.
Then, the average implantation depth RP is 1.85 μm, the standard deviation σP is 0.14 μm, and the depth is 1.71 μm.
Boron is implanted at a high concentration in a region of about 1.99 μm. If the thickness d4 of the high-concentration p-type semiconductor layer 4 is 0.24 μm, the first region 10 has a thickness of 2.00 μm.
The second region 20 is formed at a depth of about 2.81 μm.
Since it is formed at a depth of 1.67 μm to 2.00 μm, the result substantially matches the result of the ion implantation using phosphorus and boron. It can be seen that this is a very suitable method for forming the second region 20.

【0100】なお、高エネルギーによるイオン注入をC
CD撮像素子の製造に用いることは、従来から知られた
技術である(例えば、日経BP社刊「日経マイクロデバ
イス」1991年12月号99頁〜103頁等)。しか
し、従来は、この高エネルギーによるイオン注入を深さ
方向の均一性向上や横方向拡散の抑制の目的のために用
いており、上記各実施例のようにポテンシャル分布の改
善のための第1領域10や第2領域20を形成するため
に用いた例は存在しない。
It should be noted that ion implantation with high energy
The technique used for manufacturing a CD imaging device is a conventionally known technique (for example, “Nikkei Microdevice”, published by Nikkei BP, December 1991, pp. 99-103). However, conventionally, this high energy ion implantation is used for the purpose of improving the uniformity in the depth direction and suppressing the lateral diffusion, and the first ion implantation for improving the potential distribution as in each of the above embodiments is performed. There is no example used for forming the region 10 and the second region 20.

【0101】本発明により、受光部での電子の蓄積が飽
和信号レベルに達して以降、受光量の増大に対して蓄積
信号量が増大すること、いわゆるニー特性を従来構造の
素子に比べ大幅に抑えることが、以下の理由により可能
となる。
According to the present invention, after the accumulation of electrons in the light receiving section reaches the saturation signal level, the amount of stored signal increases with the increase in the amount of received light. This can be achieved for the following reasons.

【0102】従来構造の素子では、受光量の増大により
オーバーフロー電流IOFを増大させるために、受光部3
から半導体基板1へのポテンシャルバリアVBを低下さ
せるにともない、半導体基板1から受光部3へのポテン
シャルバリアVCも大きく増大する。即ち、受光部3の
最大ポテンシャルVAの低下が著しいので、受光部3に
蓄積される信号量の増大が大きい。
In the element having the conventional structure, the overflow current IOF is increased by increasing the amount of received light.
As the potential barrier VB from the semiconductor substrate 1 to the semiconductor substrate 1 decreases, the potential barrier VC from the semiconductor substrate 1 to the light receiving section 3 also increases greatly. That is, since the maximum potential VA of the light receiving unit 3 is significantly reduced, the amount of signal accumulated in the light receiving unit 3 is greatly increased.

【0103】一方、本発明では、ポテンシャルバリアV
Bを低下させてもポテンシャルバリアVCの増大は小さ
い。即ち、ポテンシャルVAの低下はわずかであるの
で、受光部3に蓄積される信号量の増加が低く抑えられ
る。
On the other hand, in the present invention, the potential barrier V
Even if B is reduced, the increase in the potential barrier VC is small. That is, since the potential VA slightly decreases, an increase in the signal amount accumulated in the light receiving unit 3 is suppressed to a low level.

【0104】図6に、受光量と受光部3に蓄積される信
号量との関係を示す。図中に(B)で示す従来構造の素
子では、受光量の増大に対し受光量POで蓄積信号量が
飽和信号レベルQSOに達した後も、信号量の増大が顕著
であり、受光量PBで最大許容信号量QSMに達してしま
う。一方、図中に(A)で示す本発明の素子では、受光
量の増大に対し受光量POで蓄積信号量が飽和信号レベ
ルQSOに達した後は、信号量の増大が低く抑えられてお
り、受光量PA(PA>PB)でようやく最大許容信号量
QSMに達する。即ち、本発明により、素子の最大許容光
量をPBからPAへ大幅に増大させることができる。
FIG. 6 shows the relationship between the amount of received light and the amount of signal accumulated in the light receiving section 3. In the element having the conventional structure shown in FIG. 3B, the signal amount increases remarkably even after the accumulated signal amount reaches the saturation signal level QSO at the light reception amount PO with respect to the increase in the light reception amount. And the maximum allowable signal amount QSM is reached. On the other hand, in the device of the present invention shown by (A) in the figure, after the accumulated signal amount reaches the saturation signal level QSO at the received light amount PO with respect to the increase in the received light amount, the increase in the signal amount is suppressed low. , And finally reaches the maximum allowable signal amount QSM with the light reception amount PA (PA> PB). That is, according to the present invention, the maximum allowable light amount of the element can be greatly increased from PB to PA.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板電圧を低下させた場合の半導体基板から
の注入現象を防止できるので、この基板電圧を大幅に低
下させて固体撮像装置の駆動回路への負担を十分に軽減
することができるようになる。また、高エネルギーによ
るイオン注入法を使用することにより、この固体撮像装
置の生産性を向上させることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the phenomenon of injection from the semiconductor substrate when the substrate voltage is reduced can be prevented, and the substrate voltage is greatly reduced to enable solid-state imaging. The load on the drive circuit of the device can be sufficiently reduced. Further, by using an ion implantation method with high energy, the productivity of the solid-state imaging device can be improved.

【0106】更に、本発明により、素子の最大許容光量
を大幅に増大させることができる。
Further, according to the present invention, the maximum allowable light amount of the element can be greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すものであって、CCD
撮像素子の部分縦断面図である。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which a CCD is used.
FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view of the imaging device.

【図2】本発明の一実施例を示すものであって、図1の
A−A断面における不純物濃度分布を示す図である。
FIG. 2, showing an embodiment of the present invention, is a diagram illustrating an impurity concentration distribution in a cross section taken along line AA of FIG. 1;

【図3】本発明の一実施例を示すものであって、図1の
A−A断面におけるポテンシャル分布を示す図である。
FIG. 3, showing an example of the present invention, is a diagram showing a potential distribution in the AA cross section of FIG. 1;

【図4】本発明の他の実施例を示すものであって、CC
D撮像素子の部分縦断面図である。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which CC
FIG. 3 is a partial vertical sectional view of a D imaging device.

【図5】本発明のさらに他の実施例を示すものであっ
て、CCD撮像素子の部分縦断面図である。
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view of a CCD image pickup device, showing still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明のCCD撮像素子における受光量と受光
部に蓄積される信号量との関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the amount of received light and the amount of signal accumulated in a light receiving unit in the CCD image pickup device of the present invention.

【図7】従来例を示すものであって、CCD撮像素子の
部分縦断面図である。
FIG. 7 shows a conventional example, and is a partial longitudinal sectional view of a CCD image pickup device.

【図8】従来例を示すものであって、図7のB−B断面
における不純物濃度分布を示す図である。
8 is a view showing a conventional example, and is a view showing an impurity concentration distribution in a BB section of FIG. 7; FIG.

【図9】従来例を示すものであって、図7のB−B断面
におけるポテンシャル分布を示す図である。
9 shows a conventional example and is a diagram showing a potential distribution in a BB section of FIG. 7. FIG.

【図10】従来例を示すものであって、CCD撮像素子
の部分縦断面図である。
FIG. 10 shows a conventional example and is a partial longitudinal sectional view of a CCD image pickup device.

【図11】従来例を示すものであって、図10のC−C
断面における不純物濃度分布を示す図である。
FIG. 11 shows a conventional example, and is a sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an impurity concentration distribution in a cross section.

【図12】従来例を示すものであって、図11のC−C
断面におけるポテンシャル分布を示す図である。
FIG. 12 shows a conventional example, and shows CC in FIG.
It is a figure showing the potential distribution in a section.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 10 第1領域 2 ウエル層 20 第2領域 3 受光部 4 高濃度p型半導体層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 10 1st area | region 2 well layer 20 2nd area 3 Light-receiving part 4 High concentration p-type semiconductor layer

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一方の導電型の半導体基板上に他方の導
電型の半導体によるウエル層が形成されると共に、該ウ
エル層の上層の一部に一方の導電型の半導体による受光
部が形成された固体撮像装置において、 該半導体基板における上層部の少なくとも該受光部の下
方位置に、該半導体基板よりも高濃度の一方の導電型の
第1領域を形成すると共に、該ウエル層における該半導
体基板と接する下層部の少なくとも該第1領域を覆う上
方位置に、該ウエル層よりも高濃度の他方の導電型の第
2領域を形成したことを特徴とする固体撮像装置。
A well layer made of a semiconductor of the other conductivity type is formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, and a light receiving portion made of a semiconductor of one conductivity type is formed in a part of an upper layer of the well layer. in the solid-state imaging device, said at least below the light receiving portion of the upper layer portion that put on a semiconductor substrate, with than the semiconductor substrate to form a first region of one conductivity type high concentration, the well layer A solid-state imaging device, wherein a second region of the other conductivity type having a higher concentration than the well layer is formed at a position above a lower layer portion in contact with the semiconductor substrate and at least covering the first region.
【請求項2】 上記受光部の上層に高濃度の他方の導電
型の半導体層が形成されていることを特徴とする、請求
項1に記載の固体撮像装置。
2. A high-concentration other conductive layer on the light receiving section.
Wherein a semiconductor layer of a mold is formed.
Item 2. The solid-state imaging device according to Item 1.
【請求項3】(3) 上記第1領域が上記半導体基板上の該ウThe first region is located on the semiconductor substrate.
エル層と接するように形成されていることを特徴とすCharacterized by being formed so as to be in contact with the L layer.
る、請求項1又は請求項2に記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】(4) 上記第1領域及び上記第2領域が画素領The first region and the second region are pixel regions.
域全体に形成されていることを特徴とする、請求項1乃2. The method according to claim 1, wherein the first region is formed over the entire area.
至請求項3のいずれかに記載の固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 3.
【請求項5】(5) 前記半導体基板よりも高濃度の前記一方The one having a higher concentration than the semiconductor substrate
の導電型の第1領域と、前記ウエル層よりも高濃度の前A first region of a conductivity type of
記他方の導電型の第2領域とをそれぞれ高エネルギーにThe second region of the other conductivity type is made to have a high energy.
よるイオン注入法によって形成することを特徴とする、Characterized by being formed by an ion implantation method,
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の固体撮像装置The solid-state imaging device according to claim 1.
の製造方法。Manufacturing method.
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