JPH0191453A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0191453A JPH0191453A JP62248141A JP24814187A JPH0191453A JP H0191453 A JPH0191453 A JP H0191453A JP 62248141 A JP62248141 A JP 62248141A JP 24814187 A JP24814187 A JP 24814187A JP H0191453 A JPH0191453 A JP H0191453A
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、受光領域と周辺回路領域とを同一半導体基板
に形成して成る固体撮像装置に関し、特に、相補型ＭＯ
３集積回路技術により製造する固体撮像装置に関する。
に形成して成る固体撮像装置に関し、特に、相補型ＭＯ
３集積回路技術により製造する固体撮像装置に関する。
（従来技術）
従来、相補型ＭＯ３集積回路製造技術（以下、ＣＭＯＳ
プロセスという）によって製造される固体撮像装置が知
られている。
プロセスという）によって製造される固体撮像装置が知
られている。
まずその構成を第７図に基づいて説明すると、受光領域
ｌ内に複数のフォトダイトートがマトリックス状に形成
され、これらのフォトダイオードの間に信号続出線群Ｓ
Ｉ＋ ＳＺ、Ｓ３．Ｓａ・・・・及び走査線群ｈ Ｉｎ
ｈＺ＋ ｈ２＋ ｈ４＋ ”” 、Ｖ ｌ＋Ｖ ｚ＋
Ｖ ３＋ ”’が縦横に設けられ、更に各フォトダイオ
ードと信号続出線との間には垂直走査用シフトレジスタ
２よりの走査信号によりオン・オフが制御されて各フォ
トダイオードに生じた画素信号を信号続出線に転送する
スイッチング・トランジスタ群と、各信号続出線に転送
された画素信号を水平走査用シフトレジスタ３よりの走
査信号に基づいて順次に出力端子４へ出力させるスイッ
チング・トランジスタ群が形成され、垂直及び水平走査
用シフトレジスタ２．３は受光領域の周囲に形成されて
いる。
ｌ内に複数のフォトダイトートがマトリックス状に形成
され、これらのフォトダイオードの間に信号続出線群Ｓ
Ｉ＋ ＳＺ、Ｓ３．Ｓａ・・・・及び走査線群ｈ Ｉｎ
ｈＺ＋ ｈ２＋ ｈ４＋ ”” 、Ｖ ｌ＋Ｖ ｚ＋
Ｖ ３＋ ”’が縦横に設けられ、更に各フォトダイオ
ードと信号続出線との間には垂直走査用シフトレジスタ
２よりの走査信号によりオン・オフが制御されて各フォ
トダイオードに生じた画素信号を信号続出線に転送する
スイッチング・トランジスタ群と、各信号続出線に転送
された画素信号を水平走査用シフトレジスタ３よりの走
査信号に基づいて順次に出力端子４へ出力させるスイッ
チング・トランジスタ群が形成され、垂直及び水平走査
用シフトレジスタ２．３は受光領域の周囲に形成されて
いる。
第８図は要部の構造を概略的に示す縦断面図であり、ｎ
型半導体基板（ｎ −５ｕｂｓｔｒａｔｅ） ５の表面
部分に受光領域１を形成するためのＰウェル拡散層６が
形成され、該拡散層６内の点線７で示す部分にフォトダ
イオードやｎチャンネル型のスイッチング・トランジス
タ群が形成される。拡散層６の外側に周辺回路の為のｐ
チャンネル・トランジスタおよびｎチャンネル・トラン
ジスタ等が形成される。即ち、例えば第９図に示すよう
なｐチャンネル・トランジスタＱ１およびｎチャンネル
・トランジスタＱ２を相補対の関係に接続して成るＣＭ
Ｏ３回路を形成するため、ｎ型半導体基板５中の点線１
０で示す部分にＰチャンネルのＭＯＳトランジスタを形
成し、他の部分に別個に拡散したＰウェル拡散層１１中
の点線１２で示す部分にｎチャンネルのＭＯＳｌ−ラン
ジスタを形成し、所定のゲート、ドレイン及びソース端
子を接続している。
型半導体基板（ｎ −５ｕｂｓｔｒａｔｅ） ５の表面
部分に受光領域１を形成するためのＰウェル拡散層６が
形成され、該拡散層６内の点線７で示す部分にフォトダ
イオードやｎチャンネル型のスイッチング・トランジス
タ群が形成される。拡散層６の外側に周辺回路の為のｐ
チャンネル・トランジスタおよびｎチャンネル・トラン
ジスタ等が形成される。即ち、例えば第９図に示すよう
なｐチャンネル・トランジスタＱ１およびｎチャンネル
・トランジスタＱ２を相補対の関係に接続して成るＣＭ
Ｏ３回路を形成するため、ｎ型半導体基板５中の点線１
０で示す部分にＰチャンネルのＭＯＳトランジスタを形
成し、他の部分に別個に拡散したＰウェル拡散層１１中
の点線１２で示す部分にｎチャンネルのＭＯＳｌ−ラン
ジスタを形成し、所定のゲート、ドレイン及びソース端
子を接続している。
そして、パッシベーション層１３を介してカラーフィル
タ１４が積層されている。
タ１４が積層されている。
このようにＣＭＯＳプロセスを用いて設計する理由は、
比較的広い電源電圧範囲で作動させることができる事や
、デジタル信号処理を行うための論理回路と信号増幅な
どの為のアナログ信号処理回路とを同一の半導体基板内
に一体に形成することが出来る等の利点が有ることによ
る。
比較的広い電源電圧範囲で作動させることができる事や
、デジタル信号処理を行うための論理回路と信号増幅な
どの為のアナログ信号処理回路とを同一の半導体基板内
に一体に形成することが出来る等の利点が有ることによ
る。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、このような従来の固体撮像装置にあって
は、受光領域における受光素子の特性を怒度等の面で最
適とするように各拡散層の不純物濃度や拡散の深さを設
定すると周辺回路における論理回路等の特性が低下し、
一方その逆の場合も生じて、共に最適の設計をすること
が困難であった。また、周辺回路と受光領域の各素子を
共に同じ電源電圧範囲で作動させることとなるので最適
の動作範囲で作動させることができず、ノイズマージン
の向上を図ることが困難であった。また、例えば受光素
子に強い光が入射した場合などに不要な電荷が半導体基
板５中へ漏洩し周辺回路内のＰ領域とＮ領域の間で所謂
ラフチアツブ現象を引き起こす等の問題があった。
は、受光領域における受光素子の特性を怒度等の面で最
適とするように各拡散層の不純物濃度や拡散の深さを設
定すると周辺回路における論理回路等の特性が低下し、
一方その逆の場合も生じて、共に最適の設計をすること
が困難であった。また、周辺回路と受光領域の各素子を
共に同じ電源電圧範囲で作動させることとなるので最適
の動作範囲で作動させることができず、ノイズマージン
の向上を図ることが困難であった。また、例えば受光素
子に強い光が入射した場合などに不要な電荷が半導体基
板５中へ漏洩し周辺回路内のＰ領域とＮ領域の間で所謂
ラフチアツブ現象を引き起こす等の問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり
、上記のような問題点を解決して特性の向上を図ること
のできる固体撮像装置を提供することを目的とする。
、上記のような問題点を解決して特性の向上を図ること
のできる固体撮像装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するため本発明は、受光領域と周辺回路
領域とを同一半導体基板内に有しＣＭＯ３構造の素子が
形成される固体撮像装置において、受光領域を形成する
第１の不純物拡散領域層と、該第１の不純物拡散領域層
と異なる種類の第２の不純物拡散領域層を周辺回路の形
成のためにそれぞれ別個に形成すると共に、該第２の不
純物拡散層域層内に上記第１の不純物拡散領域層と同種
類の第３の不純物拡散領域層を形成し、第２．第３の不
純物拡散層にＣＭＯ３構造の素子を形成したことを特徴
とする。
領域とを同一半導体基板内に有しＣＭＯ３構造の素子が
形成される固体撮像装置において、受光領域を形成する
第１の不純物拡散領域層と、該第１の不純物拡散領域層
と異なる種類の第２の不純物拡散領域層を周辺回路の形
成のためにそれぞれ別個に形成すると共に、該第２の不
純物拡散層域層内に上記第１の不純物拡散領域層と同種
類の第３の不純物拡散領域層を形成し、第２．第３の不
純物拡散層にＣＭＯ３構造の素子を形成したことを特徴
とする。
ここで、半導体基板にエピタキシャル層を形成し、該エ
ピタキシャル層に上記不純物拡散層を形成することが望
ましい。また、例えば上記不純物の各種類は、第１．第
３の不純物拡散層をｐ型不純物、第２の不純物拡散層を
ｎ型不純物とする。
ピタキシャル層に上記不純物拡散層を形成することが望
ましい。また、例えば上記不純物の各種類は、第１．第
３の不純物拡散層をｐ型不純物、第２の不純物拡散層を
ｎ型不純物とする。
（実施例）
以下、本発明による固体撮像装置の一実施例を図面と共
に説明する。
に説明する。
まず、全体の構成を第１図に基づいて説明すると、半導
体チップの中央部分に受光領域１５が形成され、この領
域１５は第７図に示す受光領域１と同様の回路が形成さ
れている。受光領域１５の周囲に配置された第１の周辺
回路１６は第７図の垂直走査シフト・レジスタを有し、
第２の周辺回路１７には第７図の水平走査シフト・レジ
スタが形成され、第３の周辺回路１８はこれらのシフト
・レジスタを所定のタイミングで作動させるためのクロ
ック信号を発生する発振回路等が形成され、第４の周辺
回路１９は受光領域１５より読み出した画素信号を増幅
するアナログ増幅回路等が形成されている。そして、こ
れらの回路の最外周に外部との信号の授受や電源供給の
ための複数のボンディング・パッド２０が形成されてい
る。
体チップの中央部分に受光領域１５が形成され、この領
域１５は第７図に示す受光領域１と同様の回路が形成さ
れている。受光領域１５の周囲に配置された第１の周辺
回路１６は第７図の垂直走査シフト・レジスタを有し、
第２の周辺回路１７には第７図の水平走査シフト・レジ
スタが形成され、第３の周辺回路１８はこれらのシフト
・レジスタを所定のタイミングで作動させるためのクロ
ック信号を発生する発振回路等が形成され、第４の周辺
回路１９は受光領域１５より読み出した画素信号を増幅
するアナログ増幅回路等が形成されている。そして、こ
れらの回路の最外周に外部との信号の授受や電源供給の
ための複数のボンディング・パッド２０が形成されてい
る。
次に、縦断面構造を第２図に基づいて説明すると、ｎ型
半導体基板（ｎ −５ｕｂｓｔｒａｔｅ）２０の表面部
分にエピタキシャル層２１が積層され、エピタキシャル
層２１の表面部分に受光領域１５を形成するためのＰ型
不純物拡散層２２が形成され、該拡散層２２内の点線２
３で示す部分にフォトダイオードやｎチャンネル型のス
イッチング・トランジスタ群が形成されている。ｐ型不
純物拡散層２２の周囲には周辺回路１６〜Ｉ９を形成す
るためのｎ型不純物拡散層（ｎ−ｗｅｌｌ）２４が形成
され、該拡散層２４内の点線で示す部分２５にｐチャン
ネル型のＭＯＳ）ランジスタ等が形成される。更に、拡
散Ｎ２４内にはｐ型不純物拡散層２６が形成され、該拡
散Ｎ２６内の点線で示す部分２７にｎチャンネル型のＭ
Ｏ３Ｉ−ランジスタ等が形成され、ｎ型拡散層２４内に
形成されたｐチャンネル型のＭＯＳ）ランジスタとｐ型
拡散層２６内のｐチャンネル型のＭＯＳ）ランジスタを
適宜に接続することにより所謂ＣＭＯ３）ランジスタ回
路が形成される。そして、表面上に形成されたパッシベ
ーションＪｉｆ２８を介してカラーフィルタ２９が積層
されている。
半導体基板（ｎ −５ｕｂｓｔｒａｔｅ）２０の表面部
分にエピタキシャル層２１が積層され、エピタキシャル
層２１の表面部分に受光領域１５を形成するためのＰ型
不純物拡散層２２が形成され、該拡散層２２内の点線２
３で示す部分にフォトダイオードやｎチャンネル型のス
イッチング・トランジスタ群が形成されている。ｐ型不
純物拡散層２２の周囲には周辺回路１６〜Ｉ９を形成す
るためのｎ型不純物拡散層（ｎ−ｗｅｌｌ）２４が形成
され、該拡散層２４内の点線で示す部分２５にｐチャン
ネル型のＭＯＳ）ランジスタ等が形成される。更に、拡
散Ｎ２４内にはｐ型不純物拡散層２６が形成され、該拡
散Ｎ２６内の点線で示す部分２７にｎチャンネル型のＭ
Ｏ３Ｉ−ランジスタ等が形成され、ｎ型拡散層２４内に
形成されたｐチャンネル型のＭＯＳ）ランジスタとｐ型
拡散層２６内のｐチャンネル型のＭＯＳ）ランジスタを
適宜に接続することにより所謂ＣＭＯ３）ランジスタ回
路が形成される。そして、表面上に形成されたパッシベ
ーションＪｉｆ２８を介してカラーフィルタ２９が積層
されている。
次に、製造プロセスを第３図ないし第６図に基づいて説
明する。まず、第３図に示すように、ｎ型半導体基板２
０に重層されたエピタキシャル１２１の特定の表面上に
シリコン酸化膜３０及び窒化膜（ＳｉＪ４） ３１を積
層し、イオン打ち込み工程によりエピタキシャル層２１
の露出した表面部分にのみの燐イオン（Ｐ゛）を注入す
る。該イオン打ち込みは、後述の説明で明らかとなるが
、ｎ型拡散層２４を形成するために行われる。
明する。まず、第３図に示すように、ｎ型半導体基板２
０に重層されたエピタキシャル１２１の特定の表面上に
シリコン酸化膜３０及び窒化膜（ＳｉＪ４） ３１を積
層し、イオン打ち込み工程によりエピタキシャル層２１
の露出した表面部分にのみの燐イオン（Ｐ゛）を注入す
る。該イオン打ち込みは、後述の説明で明らかとなるが
、ｎ型拡散層２４を形成するために行われる。
次に、第４図に示すように、上記イオン打ち込みの行わ
れた表面部分にロコス酸化によって厚いシリコン酸化膜
Ｎ３２を形成した後、窒化膜３１を除去し、次にイオン
打ち込み工程によりＢ゛のボロン・イオンを注入する。
れた表面部分にロコス酸化によって厚いシリコン酸化膜
Ｎ３２を形成した後、窒化膜３１を除去し、次にイオン
打ち込み工程によりＢ゛のボロン・イオンを注入する。
この工程は、薄いシリコン酸化膜層３０下のエピタキシ
ャル層２１の表面部分にのみＰ型不純物拡散層２２を形
成するために行われる。
ャル層２１の表面部分にのみＰ型不純物拡散層２２を形
成するために行われる。
そして、シリコン酸化膜３０．３２を除去した後、第５
図に示すように、ｐ型拡散層２６を形成する部分だけを
開口するフォト・レジスト層３３を形成し、イオン打ち
込み工程によりＮ９のボロン・イオンを注入する。
図に示すように、ｐ型拡散層２６を形成する部分だけを
開口するフォト・レジスト層３３を形成し、イオン打ち
込み工程によりＮ９のボロン・イオンを注入する。
次に、フォト・レジスト層３３を除去した後、第６図に
示すように、上記注入されているイオンを熱拡散工程に
よりエピタキシャル層２１の深部へ拡散させ、各拡散層
２２，２４．２６を形成する。このように形成された拡
散層中に従来のＣＭＯＳプロセスと同様の製造工程によ
って、第２図に示したよな所定の回路及び素子を形成す
る。
示すように、上記注入されているイオンを熱拡散工程に
よりエピタキシャル層２１の深部へ拡散させ、各拡散層
２２，２４．２６を形成する。このように形成された拡
散層中に従来のＣＭＯＳプロセスと同様の製造工程によ
って、第２図に示したよな所定の回路及び素子を形成す
る。
以上説明したように、この実施例によれば、周辺回路を
、受光領域を形成するためのｐ型不純物拡散層２２とは
別個のｎウェル２４内に形成するので、そぞれ異なった
最適の電源電圧で作動させるこができる。また、製造工
程において拡散層の不純物濃度や深さを容易に調整する
ことができるので、機能に応じた最適の素子を形成する
ことができ、性能の向上を図ることができる。更に、各
回路毎に別個の拡散領域に形成されているので周辺回路
から受光ｖＡ域への雑音の廻り込みや受光領域から周辺
領域への不要電荷の移動を阻止することができ、Ｓ／Ｎ
比の向上と同時にラッチ・アップの発生を防止すること
が容易となる。
、受光領域を形成するためのｐ型不純物拡散層２２とは
別個のｎウェル２４内に形成するので、そぞれ異なった
最適の電源電圧で作動させるこができる。また、製造工
程において拡散層の不純物濃度や深さを容易に調整する
ことができるので、機能に応じた最適の素子を形成する
ことができ、性能の向上を図ることができる。更に、各
回路毎に別個の拡散領域に形成されているので周辺回路
から受光ｖＡ域への雑音の廻り込みや受光領域から周辺
領域への不要電荷の移動を阻止することができ、Ｓ／Ｎ
比の向上と同時にラッチ・アップの発生を防止すること
が容易となる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明によれば、ＣＭＯＳ構造の素
子を有する固体撮像装置において、受光１域のための拡
散層と、その周囲の周辺回路を形成するための拡散領域
とを別個としたので、各回路毎に最適の電源電圧で作動
させることができると共に、Ｓ／Ｎ比の向上とラッチア
ップの防止を図ることができ、従来に比べて優れた効果
を有する固体撮像装置を提供することができる。
子を有する固体撮像装置において、受光１域のための拡
散層と、その周囲の周辺回路を形成するための拡散領域
とを別個としたので、各回路毎に最適の電源電圧で作動
させることができると共に、Ｓ／Ｎ比の向上とラッチア
ップの防止を図ることができ、従来に比べて優れた効果
を有する固体撮像装置を提供することができる。
第１図は本発明による固体撮像装置の一実施例の構成を
概略的に示す平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線におけ
る要部縦断面の構造を概略的に示す断面図、第３図乃至
第６図はこの実施例の固体撮像装置の製造工程を示す説
明図、第７図は従来の固体撮像装置の構造を説明するた
めのブロック図、第８図は第７図に示す従来の固体撮像
装置の構造を示す要部縦断面図、第９図はＣＭＯ３回路
の一例を示す回路図である。 １５：受光領域 １６、１７．１８．１９：周辺回路 ２０：ｎ型半導体基板 ２１：エピタキシャル層 ２２：ｐ型不純物拡散層 ２５：ｎ型不純物拡散層 ２６：ｐ型不純物拡散層 第 ３ 図 Ｐ＋ 第 ５ 口 第 ６ 図
概略的に示す平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線におけ
る要部縦断面の構造を概略的に示す断面図、第３図乃至
第６図はこの実施例の固体撮像装置の製造工程を示す説
明図、第７図は従来の固体撮像装置の構造を説明するた
めのブロック図、第８図は第７図に示す従来の固体撮像
装置の構造を示す要部縦断面図、第９図はＣＭＯ３回路
の一例を示す回路図である。 １５：受光領域 １６、１７．１８．１９：周辺回路 ２０：ｎ型半導体基板 ２１：エピタキシャル層 ２２：ｐ型不純物拡散層 ２５：ｎ型不純物拡散層 ２６：ｐ型不純物拡散層 第 ３ 図 Ｐ＋ 第 ５ 口 第 ６ 図
Claims (3)
- （１）受光領域と周辺回路領域とを同一半導体基板内に
有し、ＣＭＯＳ構造の素子が形成される固体撮像装置に
おいて、 受光領域を形成する第１の不純物拡散領域層と、該第１
の不純物拡散領域層と異なる種類の第２の不純物拡散領
域層を周辺回路の形成のためにそれぞれ別個に形成する
と共に、該第２の不純物拡散領域層内に上記第１の不純
物拡散領域層と同種類の第３の不純物拡散領域層を形成
し、第２、第３の不純物拡散層にＣＭＯＳ構造の素子を
形成したことを特徴とする固体撮像装置。 - （２）前記第１、第２の不純物拡散層はエピタキシャル
層に形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の固体撮像装置。 - （３）前記第１、第３の不純物拡散層はＰ型不純物、第
２の不純物拡散層はｎ型不純物からなる事を特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62248141A JPH0191453A (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62248141A JPH0191453A (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0191453A true JPH0191453A (ja) | 1989-04-11 |
Family
ID=17173833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62248141A Pending JPH0191453A (ja) | 1987-10-02 | 1987-10-02 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0191453A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003060187A (ja) * | 2001-05-31 | 2003-02-28 | Konica Corp | Ｃｍｏｓ型イメージセンサ |
| US6778213B1 (en) | 1998-04-03 | 2004-08-17 | Nec Electronics Corp. | Active X-Y addressable type solid-state image sensor and method of operating the same |
| JP2004349715A (ja) * | 2004-06-21 | 2004-12-09 | Sony Corp | イメージセンサ |
| JP2007509554A (ja) * | 2003-10-21 | 2007-04-12 | アトメル グルノーブル エス．ア． | コンパクトな撮影装置 |
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