JP3125303B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14654—Blooming suppression
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固体撮像素子に関し、特に、その光電変換
素子が埋め込み型フォトダイオードになされている固体
撮像素子に関する。
素子が埋め込み型フォトダイオードになされている固体
撮像素子に関する。
［従来の技術］ 第３図（ａ）は、この種従来の固体撮像素子の断面図
である。同図において、１はｎ型半導体基板、２はその
上に形成されたｐウェル、３は光を信号電荷に変換しこ
れを蓄積するｎ型の光電変換領域、４は光電変換領域３
内に蓄積されていた信号電荷の転送を受け、これを出力
部まで転送するための、ｎ型の電荷転送領域、５は光電
変換領域３内に蓄積されていた信号電荷を電荷転送領域
４へ読み出すための電荷読み出しゲート領域、６は電荷
読み出しゲート電極と電荷転送電極とを兼ねた、ポリシ
リコンからなるゲート電極、7aはゲート電極６をマスク
にボロンを浅く高濃度に打ち込むことにより形成され
た、光電変換領域３を埋め込み型にするための高濃度表
面領域、８は基板表面およびゲート電極６の表面に形成
された酸化膜、９は層間絶縁膜、10は光電変換領域３の
上に開口を有するアルミニウム遮光膜である。
である。同図において、１はｎ型半導体基板、２はその
上に形成されたｐウェル、３は光を信号電荷に変換しこ
れを蓄積するｎ型の光電変換領域、４は光電変換領域３
内に蓄積されていた信号電荷の転送を受け、これを出力
部まで転送するための、ｎ型の電荷転送領域、５は光電
変換領域３内に蓄積されていた信号電荷を電荷転送領域
４へ読み出すための電荷読み出しゲート領域、６は電荷
読み出しゲート電極と電荷転送電極とを兼ねた、ポリシ
リコンからなるゲート電極、7aはゲート電極６をマスク
にボロンを浅く高濃度に打ち込むことにより形成され
た、光電変換領域３を埋め込み型にするための高濃度表
面領域、８は基板表面およびゲート電極６の表面に形成
された酸化膜、９は層間絶縁膜、10は光電変換領域３の
上に開口を有するアルミニウム遮光膜である。
いま、ゲート電極６に読み出しパルスを印加したもの
とすると、光電変換領域３内に蓄積されていた信号電荷
は電荷読み出しゲート領域５を介して電荷転送領域４へ
読み出される。この時の電荷の転送経路を示すＡ−Ａ′
線に沿ったポテンシャル図を第３図（ｂ）に示す。
とすると、光電変換領域３内に蓄積されていた信号電荷
は電荷読み出しゲート領域５を介して電荷転送領域４へ
読み出される。この時の電荷の転送経路を示すＡ−Ａ′
線に沿ったポテンシャル図を第３図（ｂ）に示す。
［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の固体撮像素子の構造では、高濃度表面
領域7aをゲート電極６をマスクにイオン注入して形成し
ているため、ゲート電極６直下の光電変換領域３の表面
には高濃度表面領域7aが形成されず、表面領域に覆われ
ない光電変換領域の面積が広くなっている。そのため、
信号電荷読み出し時に第３図（ｂ）に示されるように、
ここに深い井戸が形成され、信号電荷の一部がここにト
ラップされてしまう。従って、従来の固体撮像素子では
電荷読み出し時に信号電荷の全てを電荷転送領域４へ読
み出すことができず、その結果残像現象が発生した。
領域7aをゲート電極６をマスクにイオン注入して形成し
ているため、ゲート電極６直下の光電変換領域３の表面
には高濃度表面領域7aが形成されず、表面領域に覆われ
ない光電変換領域の面積が広くなっている。そのため、
信号電荷読み出し時に第３図（ｂ）に示されるように、
ここに深い井戸が形成され、信号電荷の一部がここにト
ラップされてしまう。従って、従来の固体撮像素子では
電荷読み出し時に信号電荷の全てを電荷転送領域４へ読
み出すことができず、その結果残像現象が発生した。
［課題を解決するための手段］ 本発明の固体撮像素子は、光を信号電荷に変換するｎ
型の光電変換領域と、前記信号電荷を転送するｎ型の電
荷転送領域と、信号電荷を光電変換領域から前記電荷転
送領域へ読み出すための電荷読み出しゲート領域と、前
記電荷読み出しゲート領域に電圧を加えるためのゲート
電極と、前記光電変換領域の前記電荷読み出しゲート領
域に臨む部分を除く全表面に浅く形成されたｐ型の高濃
度表面領域と、を有するものであって、前記高濃度表面
領域は前記ゲート電極の直下にまで延長しており、そし
て、高濃度表面領域と電荷読み出しゲート領域との間に
挟まれた前記光電変換領域の表面は、そのポテンシャル
が両側の２つの領域の影響を受けて低くなるように狭く
なされており、かつ、前記光電変換領域の不純物濃度を
打ち消す程度の低濃度領域に形成されている。
型の光電変換領域と、前記信号電荷を転送するｎ型の電
荷転送領域と、信号電荷を光電変換領域から前記電荷転
送領域へ読み出すための電荷読み出しゲート領域と、前
記電荷読み出しゲート領域に電圧を加えるためのゲート
電極と、前記光電変換領域の前記電荷読み出しゲート領
域に臨む部分を除く全表面に浅く形成されたｐ型の高濃
度表面領域と、を有するものであって、前記高濃度表面
領域は前記ゲート電極の直下にまで延長しており、そし
て、高濃度表面領域と電荷読み出しゲート領域との間に
挟まれた前記光電変換領域の表面は、そのポテンシャル
が両側の２つの領域の影響を受けて低くなるように狭く
なされており、かつ、前記光電変換領域の不純物濃度を
打ち消す程度の低濃度領域に形成されている。
そして、好ましくは、前記高濃度表面領域と前記電荷
読み出しゲート領域との間に挟まれた前記光電変換領域
の表面にはボロンが打ち込まれている。
読み出しゲート領域との間に挟まれた前記光電変換領域
の表面にはボロンが打ち込まれている。
［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図（ａ）は本発明の参考例を示す半導体チップの
断面図である。同図に示されるように、ｎ型半導体基板
１の上には、ｐウェル２が形成されており、該ｐウェル
２の表面領域内には光電変換により発生した信号電荷を
蓄積するためのｎ型の光電変換領域３と、電荷転送用の
ｎ型の電荷転送領域４とが形成されている。光電変換領
域３の表面には、シリコンと酸化膜８の界面で発生する
暗電流を抑制するために、ｐ型の高濃度表面領域７がゲ
ート電極６の下部にまで延長してかつ電荷読み出しゲー
ト領域５とは接触しないように設けられている。
断面図である。同図に示されるように、ｎ型半導体基板
１の上には、ｐウェル２が形成されており、該ｐウェル
２の表面領域内には光電変換により発生した信号電荷を
蓄積するためのｎ型の光電変換領域３と、電荷転送用の
ｎ型の電荷転送領域４とが形成されている。光電変換領
域３の表面には、シリコンと酸化膜８の界面で発生する
暗電流を抑制するために、ｐ型の高濃度表面領域７がゲ
ート電極６の下部にまで延長してかつ電荷読み出しゲー
ト領域５とは接触しないように設けられている。
ゲート電極６に信号電荷読み出しパルスが印加された
ときの電荷の転送経路である第１図（ａ）のＡ−Ａ′線
のポテンシャル図を第１図（ｂ）に示す。ここで、光電
変換領域３のゲート電極６直下の領域について考える
と、ゲート電極に読み出し電圧が加わっても高濃度表面
領域７が形成されている領域の直下では電位が深くなり
にくくなっている。また、高濃度表面領域７が形成され
ていない領域では、ゲート電極６の電圧によりポテンシ
ャルは深くなっているが、高濃度表面領域７と電荷読み
出しゲート領域５との間のショートチャネル効果の分だ
けポテンシャルは浅くなる。ここに形成される井戸の深
さが浅くなりかつ井戸の形成される領域が狭くなったこ
とにより、信号電荷読み出し時にここにトラップされる
電荷は大幅に減少する。
ときの電荷の転送経路である第１図（ａ）のＡ−Ａ′線
のポテンシャル図を第１図（ｂ）に示す。ここで、光電
変換領域３のゲート電極６直下の領域について考える
と、ゲート電極に読み出し電圧が加わっても高濃度表面
領域７が形成されている領域の直下では電位が深くなり
にくくなっている。また、高濃度表面領域７が形成され
ていない領域では、ゲート電極６の電圧によりポテンシ
ャルは深くなっているが、高濃度表面領域７と電荷読み
出しゲート領域５との間のショートチャネル効果の分だ
けポテンシャルは浅くなる。ここに形成される井戸の深
さが浅くなりかつ井戸の形成される領域が狭くなったこ
とにより、信号電荷読み出し時にここにトラップされる
電荷は大幅に減少する。
第２図（ａ）は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。本実施例でも、先の参考例と同様に高濃度表面領域
７はゲート電極６の直下にまで延長されているが、この
実施例では高濃度表面領域７と電荷読み出しゲート領域
５との間に挟まれた光電変換領域の表面にボロンが打ち
込まれここに低濃度表面領域11が形成されている。この
領域に打ち込まれるボロンの量は、光電変換領域３の不
純物濃度を打ち消す程度になされる。
る。本実施例でも、先の参考例と同様に高濃度表面領域
７はゲート電極６の直下にまで延長されているが、この
実施例では高濃度表面領域７と電荷読み出しゲート領域
５との間に挟まれた光電変換領域の表面にボロンが打ち
込まれここに低濃度表面領域11が形成されている。この
領域に打ち込まれるボロンの量は、光電変換領域３の不
純物濃度を打ち消す程度になされる。
このように構成された固体撮像素子の信号電荷読み出
し時のＡ−Ａ′線に沿ったポテンシャル図を第２図
（ｂ）に示す。本実施例では、光電変換領域３の表面に
低濃度表面領域11が形成されているので、これの形成さ
れていない場合に比較してここでの井戸が浅くなり、そ
の分ここでのトラップ電荷が減少する。
し時のＡ−Ａ′線に沿ったポテンシャル図を第２図
（ｂ）に示す。本実施例では、光電変換領域３の表面に
低濃度表面領域11が形成されているので、これの形成さ
れていない場合に比較してここでの井戸が浅くなり、そ
の分ここでのトラップ電荷が減少する。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による固体撮像素子は、
光電変換領域の表面にこの領域を埋め込み型にするため
に形成された高濃度表面領域をゲート電極の直下にまで
延長して、光電変換領域の表面露出部分のポテンシャル
井戸を短チャネル効果により浅くなるようにしたもので
あるので、本発明によれば、電荷読み出し時に光電変換
領域に残される電荷が減少し残像を小さくすることがで
きる。また、本発明によれば、光電変換領域の酸化膜と
の接触部分が狭くなされるので暗電流も減少させること
ができる。
光電変換領域の表面にこの領域を埋め込み型にするため
に形成された高濃度表面領域をゲート電極の直下にまで
延長して、光電変換領域の表面露出部分のポテンシャル
井戸を短チャネル効果により浅くなるようにしたもので
あるので、本発明によれば、電荷読み出し時に光電変換
領域に残される電荷が減少し残像を小さくすることがで
きる。また、本発明によれば、光電変換領域の酸化膜と
の接触部分が狭くなされるので暗電流も減少させること
ができる。
第１図（ａ）は、本発明の参考例を示す断面図、第１図
（ｂ）は、第１図（ａ）のＡ−Ａ′線のポテンシャル
図、第２図（ａ）は、本発明の一実施例を示す断面図、
第２図（ｂ）は、第２図（ａ）のＡ−Ａ′線のポテンシ
ャル図、第３図（ａ）は、従来例の断面図、第３図
（ｂ）は、第３図（ａ）のＡ−Ａ′線のポテンシャル図
である。 １……ｎ型半導体基板、２……ｐウェル、３……光電変
換領域、４……電荷転送領域、５……電荷読み出しゲー
ト領域、６……ゲート電極、７、7a……高濃度表面領
域、８……酸化膜、９……層間絶縁膜、10……アルミニ
ウム遮光膜、11……低濃度表面領域。
（ｂ）は、第１図（ａ）のＡ−Ａ′線のポテンシャル
図、第２図（ａ）は、本発明の一実施例を示す断面図、
第２図（ｂ）は、第２図（ａ）のＡ−Ａ′線のポテンシ
ャル図、第３図（ａ）は、従来例の断面図、第３図
（ｂ）は、第３図（ａ）のＡ−Ａ′線のポテンシャル図
である。 １……ｎ型半導体基板、２……ｐウェル、３……光電変
換領域、４……電荷転送領域、５……電荷読み出しゲー
ト領域、６……ゲート電極、７、7a……高濃度表面領
域、８……酸化膜、９……層間絶縁膜、10……アルミニ
ウム遮光膜、11……低濃度表面領域。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/148 H04N 5/335
Claims (2)
- 【請求項１】第１導電型の半導体領域と、前記半導体領
域の表面領域内に形成された第２導電型の光電変換領域
と前記半導体領域の表面領域内に形成された、前記光電
変換領域内で生成された光電変換電荷の転送領域となる
第２導電型の電荷転送領域と、前記光電変換領域と前記
電荷転送領域との間の前記半導体領域の表面に設けられ
た電荷読み出しゲート領域と、前記光電変換領域の前記
電荷読み出しゲート領域に臨む部分を除く表面全体に薄
く形成された第１導電型の高不純物濃度領域と、前記電
荷読み出しゲート領域を含む領域上に設けられ、前記電
荷読み出しゲート領域に電圧を加えるためのゲート電極
と、を具備する固体撮像素子において、前記高不純物濃
度領域は前記ゲート電極の下部にまで延長しており、か
つ、前記高不純物濃度領域と前記電荷読み出しゲート領
域との間に挟まれた前記光電変換領域の表面は、そのポ
テンシャルが前記高不純物濃度領域と前記電荷読み出し
ゲート領域とのポテンシャルの影響を受けて浅くなるよ
うに、狭く形成されており、かつ、前記光電変換領域の
不純物濃度を打ち消す程度に低濃度表面領域が形成され
ていることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】前記第１導電型はｐ型であり、前記第２導
電型はｎ型であり、前記低濃度表面領域はボロンを打ち
込むことによって形成された領域であることを特徴とす
る請求項２記載の固体撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02321913A JP3125303B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 固体撮像素子 |
| US07/798,136 US5181093A (en) | 1990-11-26 | 1991-11-26 | Solid state image sensor having high charge transfer efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02321913A JP3125303B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04196168A JPH04196168A (ja) | 1992-07-15 |
| JP3125303B2 true JP3125303B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=18137805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02321913A Expired - Fee Related JP3125303B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 固体撮像素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5181093A (ja) |
| JP (1) | JP3125303B2 (ja) |
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| US5288656A (en) * | 1991-03-15 | 1994-02-22 | Sony Corporation | Method of manufacturing a CCD solid state image sensing device |
| JPH04286361A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-12 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2710292B2 (ja) * | 1991-06-12 | 1998-02-10 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP3042042B2 (ja) * | 1991-06-21 | 2000-05-15 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPH05275673A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-22 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2788388B2 (ja) * | 1993-03-30 | 1998-08-20 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
| JP2621767B2 (ja) * | 1993-07-30 | 1997-06-18 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子 |
| KR970011376B1 (ko) * | 1993-12-13 | 1997-07-10 | 금성일렉트론 주식회사 | 씨씨디(ccd)형 고체촬상소자 |
| KR0123048Y1 (ko) * | 1994-07-08 | 1998-10-01 | 구본준 | 씨씨디 영상소자 |
| JPH08264747A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-11 | Eastman Kodak Co | コンテナ側方オーバーフロードレインインプラントを有する固体画像化器及びその製造方法 |
| KR100198622B1 (ko) * | 1995-12-11 | 1999-06-15 | 구본준 | 고체촬상소자 및 이의 제조방법 |
| US6306676B1 (en) * | 1996-04-04 | 2001-10-23 | Eastman Kodak Company | Method of making self-aligned, high-enegry implanted photodiode for solid-state image sensors |
| US5903021A (en) * | 1997-01-17 | 1999-05-11 | Eastman Kodak Company | Partially pinned photodiode for solid state image sensors |
| US6087686A (en) * | 1997-12-29 | 2000-07-11 | Dalsa, Inc. | Pixel with buried channel spill well and transfer gate |
| KR100278285B1 (ko) | 1998-02-28 | 2001-01-15 | 김영환 | 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법 |
| JPH11274454A (ja) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Canon Inc | 固体撮像装置及びその形成方法 |
| JP4216976B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2009-01-28 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP3635279B2 (ja) * | 2003-02-21 | 2005-04-06 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法およびインターライン転送型ｃｃｄイメージセンサ |
| US7666703B2 (en) * | 2005-01-14 | 2010-02-23 | Omnivision Technologies, Inc. | Image sensor pixel having a lateral doping profile formed with indium doping |
| US8446508B2 (en) * | 2005-07-27 | 2013-05-21 | Sony Corporation | Solid state imaging device with optimized locations of internal electrical components |
| JP4313789B2 (ja) | 2005-07-29 | 2009-08-12 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体撮像装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2781425B2 (ja) * | 1988-09-22 | 1998-07-30 | 松下電子工業株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
| JPH02219270A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-31 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP02321913A patent/JP3125303B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-11-26 US US07/798,136 patent/US5181093A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5181093A (en) | 1993-01-19 |
| JPH04196168A (ja) | 1992-07-15 |
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