JP6355311B2 - 固体撮像装置、その製造方法及び撮像システム - Google Patents
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Description
図1〜5を参照しながら第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態の固体撮像装置100の構造を説明する模式図である。固体撮像装置100は、画素が配列された画素領域R1と、各画素との間で信号の授受を行うためのユニットが配された周辺領域R2とを有する。ここでは説明の容易化のため、画素領域R1に1画素を示している。周辺領域R2のユニットは、例えば、各画素を駆動するための駆動部、各画素から読み出された信号を処理するための信号処理部、各画素から読み出された信号を出力するための出力部のうちの1つまたは複数を含む。
図6を参照しながら第2実施形態を説明する。本実施形態は、P型半導体領域10の下にN型半導体領域101が設けられている点で第1実施形態と異なる。N型半導体領域101は、N型半導体領域4の不純物濃度よりも高い。第1実施形態(図1)の構造によると、周辺領域R2において、P型半導体領域10とN型半導体領域4とP型半導体領域3とによるPNPの寄生バイポーラトランジスタが形成されている。一方、本実施形態の構造によると、高不純物濃度領域であるN型半導体領域101により、該寄生バイポーラトランジスタがオンすることが防止される。よって、本実施形態によると、第1実施形態と同様の効果が得られる他、固体撮像装置100の動作の安定化にさらに有利である。
また、以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、A/D変換器、および、このA/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
Claims (23)
- 基板の上に配されたエピタキシャル層であって、前記基板からの位置が遠くなるのに従って不純物濃度が低くなる不純物濃度分布を持つ第1導電型の第1半導体領域と、
前記第1半導体領域の上に設けられた前記第1導電型の第2半導体領域と、
前記第2半導体領域に、前記第2半導体領域との間でPN接合を形成するように設けられた第2導電型の第3半導体領域と、を備え、
前記基板、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域および前記第3半導体領域を含む構造体の深さ方向において、前記第2半導体領域が、前記第3半導体領域の側から順に、第1領域、第2領域、第3領域を有し、
前記第1領域および前記第3領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークが前記第2領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークより高い、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第1領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークが前記第3領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークより高い、
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半導体領域の上に、前記第1半導体領域に接しつつ前記第2半導体領域と隣接するように設けられた前記第2導電型の第4半導体領域を更に備える、
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。 - 前記第4半導体領域はエピタキシャル層である、
ことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。 - 各々が光電変換部を含む複数の画素と、該複数の画素との間で信号の授受を行うユニットと、を備えており、
前記ユニットは、前記第4半導体領域に設けられている、
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の固体撮像装置。 - 前記ユニットは、MOSトランジスタを有しており、
前記第4半導体領域には、前記第1導電型のウェルが設けられ、
前記MOSトランジスタの前記第2導電型のソース領域及び前記第2導電型のドレイン領域は前記ウェルに設けられ、
前記ウェルと前記第4半導体領域との間には、前記第4半導体領域よりも不純物濃度が高い前記第2導電型の第5半導体領域が設けられている、
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4半導体領域には、前記第2導電型の第2のウェルが設けられ、
前記第5半導体領域がある深さにおいて、前記第2のウェルの下の不純物濃度は、前記第5半導体領域の不純物濃度より低い、
ことを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。 - 前記第4半導体領域の厚さは、1μm以上かつ10μm以下の範囲内である、
ことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第4半導体領域における前記第2導電型の不純物濃度が1×1014〜1×1015cm−3の範囲内である、
ことを特徴とする請求項3乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1半導体領域の厚さは、5μm以上かつ500μm以下の範囲内である、
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2半導体領域の厚さは、1μm以上かつ10μm以下の範囲内である、
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。 - 前記基板と前記第1半導体領域との間に設けられた前記第1導電型の第6半導体領域をさらに備え、前記第6半導体領域は、前記第1導電型の不純物濃度が前記第1半導体領域よりも高い、
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第3領域の不純物濃度ピークにおける不純物濃度と、前記第1半導体領域の不純物濃度とが、第1型半導体領域と第2半導体領域5との境界領域にポテンシャル障壁が生じないように設定されている、
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 請求項1乃至13のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた近赤外光の画像と可視光の画像とを重ね合わせて出力する表示部と、を備える、
ことを特徴とする撮像システム。 - 基板の上に、エピタキシャル成長法により、第1導電型の第1半導体領域を、前記第1導電型の不純物濃度が前記基板からの位置が遠くなるのに従って低くなるように形成する工程と、
前記第1半導体領域にイオン注入を行って、前記第1導電型の第2半導体領域を形成する工程と、
前記第2半導体領域に、前記第2半導体領域との間でPN接合を形成するように、光電変換部の電荷蓄積領域となる第2導電型の第3半導体領域を形成する工程と、を有し、
前記第2半導体領域を形成する工程では、
前記基板、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域および前記第3半導体領域を含む構造体の深さ方向において、前記第2半導体領域が、前記第3半導体領域の側から順に、第1領域、第2領域、第3領域を有し、
前記第1領域および前記第3領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークが前記第2領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークより高くなるように、
前記第2半導体領域を形成する、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 基板の上に、エピタキシャル成長法により、第1導電型の第1半導体領域を、前記第1導電型の不純物濃度が前記基板からの位置が遠くなるのに従って低くなるように形成する工程と、
前記第1半導体領域の上に、エピタキシャル成長法により、第2導電型の第4半導体領域を形成する工程と、
前記第4半導体領域の一部にイオン注入を行って、前記第1導電型の第2半導体領域を形成する工程と、
前記第2半導体領域に、前記第2半導体領域との間でPN接合を形成するように、光電変換部の電荷蓄積領域となる前記第2導電型の第3半導体領域を形成する工程と、を有し、
前記第2半導体領域を形成する工程では、
前記基板、前記第1半導体領域、前記第2半導体領域および前記第3半導体領域を含む構造体の深さ方向において、前記第2半導体領域が、前記第3半導体領域の側から順に、第1領域、第2領域、第3領域を有し、
前記第1領域および前記第3領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークが前記第2領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークより高くなるように、
前記第2半導体領域を形成する、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2半導体領域を形成する工程では、前記第1領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークが前記第3領域における前記第1導電型の不純物濃度のピークより高くなるように、前記第2半導体領域を形成する、
ことを特徴とする請求項15又は16に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1領域を形成するためのイオン注入と、前記第2領域を形成するためのイオン注入とが互いに異なる条件でなされる
ことを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第4半導体領域の前記一部とは別の部分に、前記光電変換部からの信号を処理するユニットを形成する工程を含む、
ことを特徴とする請求項16に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記ユニットは、MOSトランジスタを有しており、
前記第4半導体領域の前記別の部分に、前記第1導電型のウェルを形成する工程と、
前記MOSトランジスタの前記第2導電型のソース領域および前記第2導電型のドレイン領域を前記ウェルに形成する工程と、
前記ウェルと前記第1半導体領域との間の領域の不純物濃度を、前記第4半導体領域の不純物濃度よりも高くする工程と、を有する、
ことを特徴とする請求項19に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1半導体領域を形成する工程では、前記第1半導体領域の厚さが5μm以上かつ500μm以下の範囲内になるように前記第1半導体領域を形成する、
ことを特徴とする請求項15乃至20のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2半導体領域を形成する工程では、前記第2半導体領域の厚さが1μm以上かつ10μm以下の範囲内になるように前記第2半導体領域を形成する、
ことを特徴とする請求項15乃至21のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1半導体領域を形成する工程の前に、前記基板に対して前記第1導電型の不純物を注入して前記第1導電型の第6半導体領域を形成する工程をさらに有し、
前記第6半導体領域は、前記第1導電型の不純物濃度が前記第1半導体領域よりも高い、
ことを特徴とする請求項15乃至22のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。
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