JP4832541B2 - 固体撮像素子および電子情報機器 - Google Patents
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Description
図1(a)は、本発明の実施形態1における固体撮像素子の単位フォトダイオード構成例を模式的に示す平面図であり、図2は、図1の固体撮像素子のA−A’線縦断面図である。なお、図1(b)および図1(c)はそれぞれ、図1(a)のフォトダイオード部を分解した場合の平面図である。
上記実施形態1では、フォトダイオード部4は3段階の不純物濃度領域で構成したが、本実施形態2では、フォトダイオード部は2段階の不純物濃度領域で構成した場合について説明する。
上記実施形態1では、フォトダイオード部4は3段階の不純物濃度領域で構成したが、本実施形態3では、フォトダイオード部は4段階の不純物濃度領域で構成した場合について説明する。
図11は、本発明の実施形態4として、本発明の実施形態1〜3のいずれかの固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
2 N型シリコン基板
3 Pウェル領域
4、4B、4C フォトダイオード部(PD)
41、41B、41C 電荷転送ゲート近傍N領域
42 N−領域
421 N1−領域
422 N2−領域
43 N−−領域
5 P型高濃度表面層
6 P型ウェル領域
7 N型ドレイン領域(FD)
8 P型バリア層
9 転送ゲート
10 P型素子分離領域
11 素子分離絶縁領域
N−− 電荷転送ゲート近傍N領域の不純物濃度
N− N−領域の不純物濃度
N1− N1−領域の不純物濃度
N2− N2−領域の不純物濃度
N N−−領域の不純物濃度
N+ N型ドレイン領域(FD)の不純物濃度
90 電子情報機器
91 固体撮像装置
92 メモリ部
93 表示手段
94 通信手段
95 画像出力手段
Claims (18)
- 一導電型半導体基板上に形成された他導電型ウェル領域と、該他導電型ウェル領域上に形成され、完全電荷転送用に不純物濃度が順次異なる複数の一導電型領域で構成されたフォトダイオード部と、該フォトダイオード部からの信号電荷が読み出し可能とされる一導電型ドレイン領域と、該一導電型ドレイン領域と該フォトダイオード部との基板間上に形成された転送ゲートとを有し、
該フォトダイオード部を構成する複数の一導電型領域は、該転送ゲートに最も近傍の第1一導電型領域と、該第1一導電型領域の該転送ゲート側を除く外側を覆う第2一導電型領域、・・第(n−1)一導電型領域の該転送ゲート側を除く外側を覆う第n一導電型領域のn(nは2以上の自然数)段階の不純物濃度領域で構成されている固体撮像素子。 - 前記複数の一導電型領域のうち、前記転送ゲートから離れた一導電型領域ほど一導電型不純物濃度が段階的に順次低くなっている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記複数の一導電型領域のうち、前記転送ゲートに近い一導電型領域ほど一導電型不純物濃度が段階的に順次高くなっている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を構成する複数の一導電型領域において、前記転送ゲート下の電荷転送経路側に向けて段階的または連続的にポテンシャル傾斜が付いている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記第n一導電型領域は、第(n−1)一導電型領域の基板面方向外側を覆っている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記第n一導電型領域は、第(n−1)一導電型領域の基板深さ方向外側を覆っている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記第n一導電型領域は、第(n−1)一導電型領域の基板面方向外側および基板深さ方向外側を覆っている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を第1一導電型領域および第2一導電型領域で構成する場合、該第1一導電型領域の不純物濃度NはN=5×1016〜1×1017cm−3、該第2一導電型領域の不純物濃度N−−はN−−=1×1014cm−3に設定されている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を第1一導電型領域および第2一導電型領域で構成する場合、該第1一導電型領域の不純物濃度NはN=5×1016〜1×1017cm−3、該第2一導電型領域の不純物濃度N−はN−=1×1015〜1×1016cm−3に設定されている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を第1一導電型領域、第2一導電型領域および第3一導電型領域で構成する場合、該第1一導電型領域の不純物濃度NはN=5×1016〜1×1017cm−3、該第2一導電型領域の不純物濃度N−はN−=1×1015〜1×1016cm−3、該第3一導電型領域の不純物濃度N−−はN−−=1×1014cm−3に設定されている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を第1一導電型領域、第2一導電型領域、第3一導電型領域および第4一導電型領域で構成する場合、該第1一導電型領域の不純物濃度NはN=5×1016〜1×1017cm−3、該第2一導電型領域の不純物濃度N1−はN1−=5×1015〜1×1016cm−3、該第3一導電型領域の不純物濃度N2−はN2−=5×1014〜1×1015cm−3、該第4一導電型領域N−−の不純物濃度N−−はN−−=1×1014cm−3に設定されている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部のサイズは、3×3μm〜10×10μmである請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記転送ゲートから最も離れたフォトダイオード部の一導電型領域の不純物濃度は、前記一導電型半導体基板の不純物濃度と同等である請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を構成する複数の一導電型領域を形成するために2種類以上の不純物イオンが用いられている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部を構成する複数の一導電型領域のうち、前記転送ゲートに近い方の領域に砒素および燐が前記不純物イオンとして注入され、該転送ゲートに遠い方の領域に燐のみが該不純物イオンとして注入されている請求項14に記載の固体撮像素子。
- 前記フォトダイオード部上に、該フォトダイオード部を埋め込むように形成されたP型高濃度表面層を更に有する請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記一導電型ドレイン領域と前記フォトダイオード部との間に他導電型バリア層が形成され、該他導電型バリア層の上部に前記転送ゲートが形成されている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
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