JP3128839B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は基板表面で光電変換によ
り信号電荷を得るような固体撮像装置に関する。
り信号電荷を得るような固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】CCDイメージャの如き固体撮像装置で
は、半導体製造技術の進展に伴って、その高画素化が進
められている。図4は従来の固体撮像装置の一例のセン
サー部の断面図である。n型のシリコン基板101上に
p型のウェル領域102が形成され、そのウェル領域1
02内に表面に正孔蓄積層104が形成されたn型の不
純物拡散領域103が形成される。その不純物拡散領域
103は、センサー部として機能し、信号電荷が蓄積さ
れる。この不純物拡散領域103に隣接した読み出しゲ
ート部105を挟んで電荷転送用のチャンネル層106
が形成される。このチャンネル層106の下部には、低
スメア用の第2のウェル領域107が形成され、チャン
ネル層106の上部には、絶縁膜を介してゲート電極1
08が形成される。ゲート電極108には、所要の転送
信号が供給され、その結果チャンネル層106で信号電
荷が転送される。隣接するユニットセルとの間には、チ
ャンネルストップ領域109が形成される。
は、半導体製造技術の進展に伴って、その高画素化が進
められている。図4は従来の固体撮像装置の一例のセン
サー部の断面図である。n型のシリコン基板101上に
p型のウェル領域102が形成され、そのウェル領域1
02内に表面に正孔蓄積層104が形成されたn型の不
純物拡散領域103が形成される。その不純物拡散領域
103は、センサー部として機能し、信号電荷が蓄積さ
れる。この不純物拡散領域103に隣接した読み出しゲ
ート部105を挟んで電荷転送用のチャンネル層106
が形成される。このチャンネル層106の下部には、低
スメア用の第2のウェル領域107が形成され、チャン
ネル層106の上部には、絶縁膜を介してゲート電極1
08が形成される。ゲート電極108には、所要の転送
信号が供給され、その結果チャンネル層106で信号電
荷が転送される。隣接するユニットセルとの間には、チ
ャンネルストップ領域109が形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き構造の固体
撮像装置において、いわゆる白点の発生を抑制するため
には、イオン注入のエネルギーを自由に選択して、現状
で0.5μm程度の深さにあるポテンシャルピークを基
板のさらに深い位置に形成すれば良い。ところが、電荷
蓄積層である不純物拡散領域103は、ポリシリコン層
からなるゲート電極108とセルフアラインで形成さ
れ、ドーパントがゲート電極108を貫通しないように
されることから、イオン注入のエネルギーにはその限界
があり、前記エネルギーの自由な選択は困難である。
撮像装置において、いわゆる白点の発生を抑制するため
には、イオン注入のエネルギーを自由に選択して、現状
で0.5μm程度の深さにあるポテンシャルピークを基
板のさらに深い位置に形成すれば良い。ところが、電荷
蓄積層である不純物拡散領域103は、ポリシリコン層
からなるゲート電極108とセルフアラインで形成さ
れ、ドーパントがゲート電極108を貫通しないように
されることから、イオン注入のエネルギーにはその限界
があり、前記エネルギーの自由な選択は困難である。
【0004】そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑
み、有効に白点の発生を防止するような固体撮像装置の
提供を目的とする。
み、有効に白点の発生を防止するような固体撮像装置の
提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の固体撮像装置は、電荷蓄積部がユニットセ
ル全面に形成され、且つ電荷蓄積部のポテンシャルピー
ク位置が基板表面から1.0μm以上の深さに形成され
たことを特徴とする。また、本発明の固体撮像装置は、
第1導電型半導体層上に形成された第2導電型半導体層
上に、ユニットセルの全面に位置するように形成された
第1導電型の電荷蓄積部を有することを特徴とする。本
発明にかかる固体撮像装置の一例としては、n型のシリ
コン基板にp型のウェル領域が形成される。そのp型の
ウェル領域内に基板表面にp型の正孔蓄積層を有したn
型の拡散領域からなる電荷蓄積部がポテンシャルピーク
位置を基板表面から1.0μm以上としながら形成さ
れ、さらにその電荷蓄積部は隣接する電荷転送部(レジ
スタ)の下部にも延在される。
め、本発明の固体撮像装置は、電荷蓄積部がユニットセ
ル全面に形成され、且つ電荷蓄積部のポテンシャルピー
ク位置が基板表面から1.0μm以上の深さに形成され
たことを特徴とする。また、本発明の固体撮像装置は、
第1導電型半導体層上に形成された第2導電型半導体層
上に、ユニットセルの全面に位置するように形成された
第1導電型の電荷蓄積部を有することを特徴とする。本
発明にかかる固体撮像装置の一例としては、n型のシリ
コン基板にp型のウェル領域が形成される。そのp型の
ウェル領域内に基板表面にp型の正孔蓄積層を有したn
型の拡散領域からなる電荷蓄積部がポテンシャルピーク
位置を基板表面から1.0μm以上としながら形成さ
れ、さらにその電荷蓄積部は隣接する電荷転送部(レジ
スタ)の下部にも延在される。
【0006】
【作用】本発明では、電荷蓄積部がユニットセル全面に
形成されるため、ユニットセルの電荷転送部の下部にも
電荷蓄積部が形成できることになり、セルフアラインで
電荷蓄積部を形成する必要はなくなる。従って、イオン
注入のエネルギーを比較的自由に選定することができ、
特に基板表面から1.0μm以上の深い位置とすること
で白点の発生を抑えることができる。
形成されるため、ユニットセルの電荷転送部の下部にも
電荷蓄積部が形成できることになり、セルフアラインで
電荷蓄積部を形成する必要はなくなる。従って、イオン
注入のエネルギーを比較的自由に選定することができ、
特に基板表面から1.0μm以上の深い位置とすること
で白点の発生を抑えることができる。
【0007】
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。本実施例はCCDエリアセンサーの例であ
り、図1に示す断面構造を有する。このCCDエリアセ
ンサーは、n型のシリコン基板11が用いられ、そのn
型のシリコン基板11上に第1のp型のウェル領域12
が形成される。この第1のp型のウェル領域12は少な
くとも素子の撮像領域を覆う範囲で形成される。この第
1のp型のウェル領域12の内部すなわち断面上ウェル
領域12の上部には、n型のウェル領域13が形成され
る。このn型のウェル領域13も少なくとも撮像領域を
覆うように形成されるが、隣接するセルとの間ではその
ポテンシャル上分離され、実質的にユニットセル毎に分
離される。このn型のウェル領域13は、全面にn型の
ドーパントをイオン注入することにより形成されるが、
その際には転送電極とセルフアラインとする必要がない
ために、特に高エネルギーでイオン注入することがで
き、基板の深い位置にポテンシャルのピークを形成して
白点の発生を抑制させるように機能させることができ
る。
説明する。本実施例はCCDエリアセンサーの例であ
り、図1に示す断面構造を有する。このCCDエリアセ
ンサーは、n型のシリコン基板11が用いられ、そのn
型のシリコン基板11上に第1のp型のウェル領域12
が形成される。この第1のp型のウェル領域12は少な
くとも素子の撮像領域を覆う範囲で形成される。この第
1のp型のウェル領域12の内部すなわち断面上ウェル
領域12の上部には、n型のウェル領域13が形成され
る。このn型のウェル領域13も少なくとも撮像領域を
覆うように形成されるが、隣接するセルとの間ではその
ポテンシャル上分離され、実質的にユニットセル毎に分
離される。このn型のウェル領域13は、全面にn型の
ドーパントをイオン注入することにより形成されるが、
その際には転送電極とセルフアラインとする必要がない
ために、特に高エネルギーでイオン注入することがで
き、基板の深い位置にポテンシャルのピークを形成して
白点の発生を抑制させるように機能させることができ
る。
【0008】このn型のウェル領域13の内部には、電
荷蓄積部の一部として機能するn型の不純物拡散領域1
4が形成される。このn型の不純物拡散領域14の基板
表面部分には、薄いp+ 型の不純物拡散領域からなる正
孔蓄積層21が形成される。n型の不純物拡散領域14
は、p+ 型の不純物拡散領域からなる各セルの間でチャ
ンネルストップ領域15によってユニットセル毎に分離
される。このn型の不純物拡散領域14の表面の一部に
は、信号電荷を垂直方向に転送するためのn型の拡散領
域からなるチャンネル層16が形成され、そのチャンネ
ル層16の下部にスメア低減のための第2のp型のウェ
ル領域17が形成される。チャンネル層16の上部に
は、ゲート絶縁膜18を介して転送電極19が形成され
る。転送電極19は、例えば2層のポリシリコン層から
なり、各転送電極19は酸化により形成された酸化膜2
0にそれぞれ被覆される。転送電極19には、所要の駆
動信号が与えられ、チャンネル層16内の電荷が転送さ
れる。
荷蓄積部の一部として機能するn型の不純物拡散領域1
4が形成される。このn型の不純物拡散領域14の基板
表面部分には、薄いp+ 型の不純物拡散領域からなる正
孔蓄積層21が形成される。n型の不純物拡散領域14
は、p+ 型の不純物拡散領域からなる各セルの間でチャ
ンネルストップ領域15によってユニットセル毎に分離
される。このn型の不純物拡散領域14の表面の一部に
は、信号電荷を垂直方向に転送するためのn型の拡散領
域からなるチャンネル層16が形成され、そのチャンネ
ル層16の下部にスメア低減のための第2のp型のウェ
ル領域17が形成される。チャンネル層16の上部に
は、ゲート絶縁膜18を介して転送電極19が形成され
る。転送電極19は、例えば2層のポリシリコン層から
なり、各転送電極19は酸化により形成された酸化膜2
0にそれぞれ被覆される。転送電極19には、所要の駆
動信号が与えられ、チャンネル層16内の電荷が転送さ
れる。
【0009】このような構造の本実施例のCCDエリア
センサーは、電荷蓄積部として機能するn型の不純物拡
散領域14が第2のp型のウェル領域17の下部にまで
形成される。このためさらにスメア電荷を低減させるこ
とができる。また、本実施例では、チャンネル層16と
n型の不純物拡散領域14の間には、読み出しゲート領
域が形成されない。このためユニットセルの縮小化が実
現される。
センサーは、電荷蓄積部として機能するn型の不純物拡
散領域14が第2のp型のウェル領域17の下部にまで
形成される。このためさらにスメア電荷を低減させるこ
とができる。また、本実施例では、チャンネル層16と
n型の不純物拡散領域14の間には、読み出しゲート領
域が形成されない。このためユニットセルの縮小化が実
現される。
【0010】図2は、ユニットセルの断面のポテンシャ
ルの傾向を説明するための模式図である。シリコン基板
11はN型のポテンシャル領域31、第1のp型のウェ
ル領域12はP型のポテンシャル領域32となり、n型
の不純物拡散領域14とn型のウェル領域13は結合し
たN型のポテンシャル領域33とされる。このポテンシ
ャル領域33はユニットセル毎に分離され、特に転送電
極20の下部にまで延在される。転送電極20の下部に
は、絶縁膜18を介して、チャンネル層に対応したN型
のポテンシャル領域35が形成される。このN型のポテ
ンシャル領域35とN型のポテンシャル領域33の間に
は、正孔蓄積層21、第2のp型のウェル領域17及び
チャンネルストップ領域15が結合してなるP型のポテ
ンシャル領域34が形成される。
ルの傾向を説明するための模式図である。シリコン基板
11はN型のポテンシャル領域31、第1のp型のウェ
ル領域12はP型のポテンシャル領域32となり、n型
の不純物拡散領域14とn型のウェル領域13は結合し
たN型のポテンシャル領域33とされる。このポテンシ
ャル領域33はユニットセル毎に分離され、特に転送電
極20の下部にまで延在される。転送電極20の下部に
は、絶縁膜18を介して、チャンネル層に対応したN型
のポテンシャル領域35が形成される。このN型のポテ
ンシャル領域35とN型のポテンシャル領域33の間に
は、正孔蓄積層21、第2のp型のウェル領域17及び
チャンネルストップ領域15が結合してなるP型のポテ
ンシャル領域34が形成される。
【0011】このようなポテンシャルの分布の結果、特
にn型の不純物拡散領域14のみならず全面の高エネル
ギーなイオン注入で形成されたn型のウェル領域13が
電荷蓄積部の一部として機能する。図3は、基板の主面
に垂直な深さ方向を横軸とし、縦軸をポテンシャルエネ
ルギーとした図である。図中、絶縁膜の下部に位置した
正孔蓄積層のポテンシャル42から、N型のポテンシャ
ル領域33に対応してポテンシャルが深くなる。そこか
らP型のポテンシャル領域32に対応してポテンシャル
が浅くなり、ピーク43が存在する。ポテンシャル曲線
fはそこからシリコン基板11の深いところに向かって
徐々に深くされる。
にn型の不純物拡散領域14のみならず全面の高エネル
ギーなイオン注入で形成されたn型のウェル領域13が
電荷蓄積部の一部として機能する。図3は、基板の主面
に垂直な深さ方向を横軸とし、縦軸をポテンシャルエネ
ルギーとした図である。図中、絶縁膜の下部に位置した
正孔蓄積層のポテンシャル42から、N型のポテンシャ
ル領域33に対応してポテンシャルが深くなる。そこか
らP型のポテンシャル領域32に対応してポテンシャル
が浅くなり、ピーク43が存在する。ポテンシャル曲線
fはそこからシリコン基板11の深いところに向かって
徐々に深くされる。
【0012】ここで、図3に示すように、上記N型のポ
テンシャル領域33のピークの深さDxは約2μm程度
とされ、このように従来(例えば0.5μm程度)に比
べて深い位置にピークが形成されることで白点の発生が
抑制される。例示すると、或る本実施例に関するデータ
では、従来例に比べてイオン化率で1/1000程度に
白点を低減することが可能とされ、上述のようなピーク
の深さDxとすることで極めて白点の抑制に有効である
と言える。
テンシャル領域33のピークの深さDxは約2μm程度
とされ、このように従来(例えば0.5μm程度)に比
べて深い位置にピークが形成されることで白点の発生が
抑制される。例示すると、或る本実施例に関するデータ
では、従来例に比べてイオン化率で1/1000程度に
白点を低減することが可能とされ、上述のようなピーク
の深さDxとすることで極めて白点の抑制に有効である
と言える。
【0013】また、第2のp型のウェル領域17の下部
にも、電荷蓄積部を延在させることで、低スミア化が実
現され、読み出しゲートが不要となるために、ユニット
セルの縮小化が実現される。
にも、電荷蓄積部を延在させることで、低スミア化が実
現され、読み出しゲートが不要となるために、ユニット
セルの縮小化が実現される。
【0014】なお、本実施例では、信号電荷の電荷蓄積
部からチャンネル層への読み出しのタイミングで、基板
電圧を変化させることも可能であり、基板電圧を可変と
することで、読み出し時の転送電極の電圧を下げて絶縁
膜の薄膜化したり、耐ブルーミンク性の改善も可能とさ
れる。
部からチャンネル層への読み出しのタイミングで、基板
電圧を変化させることも可能であり、基板電圧を可変と
することで、読み出し時の転送電極の電圧を下げて絶縁
膜の薄膜化したり、耐ブルーミンク性の改善も可能とさ
れる。
【0015】
【発明の効果】本発明の固体撮像装置は、上述のよう
に、電荷蓄積部がユニットセル全面に形成されるため、
セルフアラインで電荷蓄積部を形成する必要がなく、イ
オン注入のエネルギーが比較的自由に選定される。そし
て、高エネルギーなイオン注入によって、基板表面から
1.0μm以上の深い位置にポテンシャルピークを形成
することで、白点の発生を十分に抑えることが実現され
る。
に、電荷蓄積部がユニットセル全面に形成されるため、
セルフアラインで電荷蓄積部を形成する必要がなく、イ
オン注入のエネルギーが比較的自由に選定される。そし
て、高エネルギーなイオン注入によって、基板表面から
1.0μm以上の深い位置にポテンシャルピークを形成
することで、白点の発生を十分に抑えることが実現され
る。
【図1】本発明の固体撮像装置の一例の要部断面図であ
る。
る。
【図2】本発明の固体撮像装置の一例の要部のポテンシ
ャルの傾向を示す模式図である。
ャルの傾向を示す模式図である。
【図3】本発明の固体撮像装置の一例の電荷蓄積部にお
けるポテンシャル分布を示す図ある。
けるポテンシャル分布を示す図ある。
【図4】従来の固体撮像装置の一例の要部断面図であ
る。
る。
11…シリコン基板 12…第1のp型のウェル領域 13…n型のウェル領域 14…n型の不純物拡散領域 15…チャンネルストップ領域 16…チャンネル層 17…第2のp型のウェル領域 18…絶縁膜 19…転送電極
Claims (3)
- 【請求項1】 電荷蓄積部がユニットセル全面に形成さ
れ、且つ上記電荷蓄積部のポテンシャルピーク位置が基
板表面から1.0μm以上に形成されたことを特徴とす
る固体撮像装置。 - 【請求項2】 第1導電型半導体層上に形成された第2
導電型半導体層上に、ユニットセルの全面に位置するよ
うに形成された第1導電型の電荷蓄積部を有し、 上記第1導電型の電荷蓄積部のポテンシャルピーク位置
が基板表面から1.0μm以上に形成された ことを特徴
とする固体撮像装置。 - 【請求項3】 上記第1導電型の電荷蓄積部上に形成さ
れた第2導電型半導体領域上に、電荷転送チャンネルを
形成する第1導電型領域を有することを特徴とする請求
項2記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03027765A JP3128839B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03027765A JP3128839B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04245479A JPH04245479A (ja) | 1992-09-02 |
JP3128839B2 true JP3128839B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=12230093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03027765A Expired - Fee Related JP3128839B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3128839B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07161958A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
JP4882207B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2012-02-22 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
US7875916B2 (en) * | 2005-09-28 | 2011-01-25 | Eastman Kodak Company | Photodetector and n-layer structure for improved collection efficiency |
-
1991
- 1991-01-30 JP JP03027765A patent/JP3128839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04245479A (ja) | 1992-09-02 |
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