JP5665951B2 - 固体撮像装置、および固体撮像装置を用いた撮像システム - Google Patents
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Description
本実施形態の固体撮像装置を図1、図6および図7を用いて説明する。図6は固体撮像装置の平面模式図である。図1は図6のABC線の断面を模式的に示した図面である。本実施形態では、第1導電型をP型、第2導電型をN型として説明する。また、本実施形態では、PDにて生じた電子を信号電荷(以下、電荷とも称する)とし、電子に対する障壁として機能するものをポテンシャルバリアとする。
素子分離領域では、素子と素子との間で信号電荷の移動や電位変動の伝播を抑制するための構造を含む。
このとき、フォトレジストパターンはイオンを通さない厚みで形成される。この工程によって、複数の半導体領域からなるポテンシャルバリア103が形成される。フォトレジストパターン203を除去し、図1の構成を形成することが出来る。
図3は本実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図であり、図6のAD線の断面に対応する。図3において、図1と同様の構成については同一の符号を付し、第1の実施形態と同様の構成については説明を省略する。本実施形態では、第1の実施形態のチャネルストップ領域104とポテンシャルバリア103の一部とを同一の半導体領域301によって構成している。このような形態によって、イオン注入回数を削減することが可能である。
図4(A)は本実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図であり、図6のEF線の断面に対応する。図4(A)において、図1と同様の構成については同一の符号を付し、第1の実施形態と同様の構成については説明を省略する。本実施形態は、各PDに原色のカラーフィルタ層が配置された場合の第1の実施形態の変形例である。カラーフィルタ層は、第1の色、第2の色、第3の色のカラーフィルタを有する。具体的には、カラーフィルタ層は赤(R)、青(B)、緑(G)に対応したカラーフィルタを有し、ベイヤー配列をとっているものとする。図6では、緑(G)と赤(R)のカラーフィルタに対応するPDを示している。本実施形態では、第1の実施形態の第2の半導体領域102の配置が異なり、カラーフィルタを透過しPDに入射する光の波長の長さに応じて、第2の半導体領域と第1の半導体領域との界面の位置をPDごとに変える。以下、具体的に説明する。
本実施形態においては、第1の実施形態の第2の半導体領域102の周辺回路領域における形態を説明する。図5は本実施形態に係る固体撮像装置の断面模式図であり、図6のEF線の断面および周辺回路領域の断面を示している。周辺回路領域とは、PDから信号電荷を読み出すための制御信号を発生させる回路や電荷に対して信号処理を行う回路が配置される領域である。例えば、周辺回路領域に配置される回路として、走査回路、タイミング発生器、増幅器、およびAD変換器などがあげられる。図5においては、周辺回路領域に配置される回路は省略されている。以下、図5において、図1と同様の構成については同一の符号を付し、第1の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
本実施形態では、第1の実施形態から第4の実施形態までで説明してきた光電変換装置を撮像システムに適用した場合について、図8を用いて説明する。撮像システムとは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラや携帯電話用デジタルカメラである。
TX 転送ゲート電極
FD 浮遊拡散部
101 第1の半導体領域
102 第2の半導体領域
103 ポテンシャルバリア
104 チャネルストップ領域
105 素子分離
Claims (12)
- 第1の光電変換素子と、第1のフローティングディフュージョンと、前記第1の光電変換素子と前記第1のフローティングディフュージョンの間に位置する第1の転送ゲートと、第2の光電変換素子と、第2のフローティングディフュージョンと、前記第2の光電変換素子と前記第2のフローティングディフュージョンの間に位置する第2の転送ゲートと、素子分離領域と、が第1の半導体領域の上に配された固体撮像装置において、
前記第1の光電変換素子の上に位置し、第1の色の第1のカラーフィルタと、前記第2の光電変換素子の上に位置し、前記第1の色よりも波長の長い光を透過させるための第2の色の第2のカラーフィルタと、を有し、
前記第1の光電変換素子と前記第2の光電変換素子は、前記第1の半導体領域の上に位置する第1導電型の第2の半導体領域と、前記第2の半導体領域の上に位置し、前記第1導電型と反対導電型で、電荷が蓄積可能な第2導電型の第3の半導体領域と、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との間に位置し、前記第2の半導体領域と界面を構成し、前記第3の半導体領域よりも不純物濃度が低い、前記2導電型の第4の半導体領域を含み、
前記第1の光電変換素子の前記第2の半導体領域は、前記第1のフローティングディフュージョンと前記素子分離領域の下部に渡って配され、
前記第1の光電変換素子の前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面は、前記第2の光電変換素子の前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面よりも浅く、
前記第1のフローティングディフュージョンと前記素子分離領域の下部における前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面は、前記第2の光電変換素子の前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面よりも浅いことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1のフローティングディフュージョンと前記素子分離領域の下部における前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面は、前記第1の光電変換素子の前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面よりも浅いことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記第1のフローティングディフュージョンと前記素子分離領域の下部における前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面は、前記第1の光電変換素子の前記第4の半導体領域と前記第2の半導体領域の界面と同じ深さに位置することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の色は青色で、前記第2の色は赤色であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 更に、前記第1のフローティングディフュージョンと前記第1の光電変換素子の前記第2の半導体領域との間に位置し、前記第1の光電変換素子の前記第4の半導体領域との界面を前記第1の転送ゲートの下に構成する前記第1導電型の第5の半導体領域と、前記第2フローティングディフュージョンと前記第2の光電変換素子の前記第2の半導体領域との間に位置し、前記第2の光電変換素子の前記第4の半導体領域との界面を前記第2の転送ゲートの下に構成する前記第1導電型の第6の半導体領域を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第5の半導体領域および前記第6の半導体領域は、複数の部分を含むことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像装置。
- 前記第2の半導体領域の下に前記第2導電型の第1の半導体領域を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記素子分離領域は、前記第1の光電変換素子と前記第1のフローティングディフュージョンを囲み、前記第2の光電変換素子と前記第2のフローティングディフュージョンを囲むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記素子分離領域の下に設けられた前記第1導電型の第7の半導体領域を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記素子分離領域は、絶縁体で構成されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の光電変換素子および前記第2の光電変換素子は、前記第3の半導体領域の上に前記第1導電型の表面保護層を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号を処理する信号処理回路と、を有することを特徴とする撮像システム。
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