JPH03180072A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH03180072A
JPH03180072A JP1319960A JP31996089A JPH03180072A JP H03180072 A JPH03180072 A JP H03180072A JP 1319960 A JP1319960 A JP 1319960A JP 31996089 A JP31996089 A JP 31996089A JP H03180072 A JPH03180072 A JP H03180072A
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JP
Japan
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charge
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conductivity type
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JP1319960A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Nagaya
永屋 和久
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、固体撮像素子に関し、特に、受光蓄積領域間
および受光蓄積領域と電荷転送領域との間のチャネル分
離の機構に関する。
[従来の技術1 従来のこの種の固体撮像素子としては第6図および第7
図に示す構造のものが知られている。
第6図、第7図は、1個の受光M積領域とそれに対応す
る電荷転送領域の部分を示す断面図である。これらの図
において、6はn型半導体基板、5は部分的に深さの異
なるp型ウェル、3はn型の受光蓄積領域、4はn型の
電荷転送領域、7は電荷転送電極、2は金属遮光膜であ
る。
以上の構成において、受光蓄積領域3と電荷転送領域4
との間のチャネル分離の手段としては、第6図の例では
、受光蓄積領域3と電荷転送領域4との間に不純物濃度
の高いp型拡散領域11を設けており、第7図の例では
、受光蓄積領域3と電荷転送領域4との間に厚いLOC
O8酸化膜12を設けその下に高不純物濃度のp型拡散
領域13を設けたいわゆるLOGO8分離法を採用して
いる。
[発明が解決しようとする課題] 上述した従来のチャネル分離方法では、第6図の方法の
場合、チャネル分離領域として形成したp型拡散領域1
1が、製造工程中の熱処理により横方向拡散を起こして
その幅が増大する。そのため、その分だけ実効的に受光
蓄積領域および電荷転送領域の面積が減少し、蓄積電荷
量および転送電荷量が低下する。また、第7図のような
LOGO8分離法の場合、LOGO3端部でのストレス
により下地半導体基板に転移、積層欠陥等の結晶欠陥が
誘発され、固体撮像装置として致命的な白キズ等の固定
欠陥が発生しやすいという欠点がある。さらに、上述の
2つのチャネル分離法ではいずれも、そのチャネル分離
領域の幅を少なくとも1.5μm程度とる必要があり、
そのためチャネル分離手段が画素の高密度化に対する障
害となっていた。
[課題を解決するための手段] 本発明の固体撮像素子は、半導体基板の表面領域内に受
光蓄積領域、電荷読み出し領域および電荷転送領域が設
けられ、半導体基板上にはそれぞれ絶縁膜を介して電荷
転送電極および金属(例えばアルミニウム)遮光膜が設
けられたものであって、金属遮光膜は、受光蓄積領域の
電荷読み出し領域に臨む部分を除く表面外周部と直接接
触している。
本発明においては、この金属−半導体接触部において形
成されるショットキー障壁を利用して、受光蓄積領域間
および受光蓄積領域−電荷転送領域間にチャネルが形成
されるのを防止する。
[実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図(a)は、本発明の一実施例を示す単位セルの平
面図であり、第1図(b)、(c)は、それぞれそのA
−A’線、B−B’線断面図である。第1図に示すよう
に、n型半導体基板6の表面には深いp型ウェル5が形
成され、その表面領域内には不純物濃度IQ14〜10
113のn型の受光蓄積領域3および不純物濃度10t
s〜10I6/C11’のn型の電荷転送領域4が繰り
返し交互に設けられている。受光蓄積領域3と、電荷転
送領域4との間には電荷の読み出し経路となるp型不純
物が低濃度にドープされたp型拡散領域10が形成され
ている。このp型拡散領域10は、第1図(a)に示す
ようにそのまま隣接する受光蓄積領域3まで引く延ばす
ことができる。また、電荷読み出し経路が形成されない
側の受光蓄積領域3間にも同様のp型拡故領域を形成し
ておくことができる。電荷転送領域4の上方には、信号
電荷の転送を制御する第1層目の電荷転送電極7[同図
(b〉]と第2層目の電荷転送電極8[同図(C)−]
がそれぞれ、絶縁wi、9を介して配設されている。第
2層目の電荷転送電極8は受光蓄積領域3から電荷転送
領域4へ信号電荷を読み出すための電荷読み出し電極を
兼ねている。
また、半導体基板上は、受光部となる受光蓄積領域3の
上方部分を除いて光が入射しないようにアルミニウム等
からなる金属遮光膜2で覆われている。そして、この金
属遮光膜は、接触部1の部分、すなわち受光蓄積領域3
の電荷読み出し領域となるp型拡散領域10に臨む部分
を除く周囲部分で下地受光蓄積領域と直接接触している
。一般に、アルミニウムや白金のような仕事関数の大き
な金属と不純物濃度が10”/C1l’以下の半導体と
を接触させると、その接触界面に電位障壁(シヨツトキ
ー障壁)が形成される。本実施例の受光蓄積領域3につ
いてこのショットキー障壁が形成される様子を第2図に
示す、同図のφBがショットキー障壁であ゛って、この
障壁は、金属の仕事関数が大きいほど、また、半導体の
不純物濃度が低いほど高くなる。なお、第2図において
、VDは拡散電位、Ecは伝導帯下端のエネルギー、E
V価電子帯上端のエネルギー、EF、EFMはそれぞれ
半導体、金属のフェルミ準位を示している。
次に、半導体基板の縦方向に関するポテンシャル分布図
である第3図を参照して、本発明の原理について説明す
る。同図において、c−c’〜EE′は、第1図(b)
の同一記号の断面に関するものであることを示している
まず、電荷転送電極8に+15V程度の高レベルパルス
電圧Vllが印加されると、電荷転送領域4の縦方向[
第1図(b)E−E′]の電位分布は、第3図■のよう
になり、このとき受光蓄積領域3に蓄積されていた信号
電荷は第1図(c)に示す電荷読み出し領域であるp型
拡散層領域10を通って電荷転送領域4に読み出され、
同時に受光蓄積領域3の電位は、第3図■のようにφV
1(にセットされる。
金属−半導体接触部1の縦方向[第1図(b)D−D’
 ]電位分布は、金属遮光膜2が接地されているものと
すると、接触界面での電位がφBとなり、第3図で■に
示す電位分布となる。
電荷転送領域4での信号電荷の転送は、第3図■と■で
示したような低レベルパルス電圧VLと中レベルパルス
電圧VMを電荷転送型ff17.8に順次交互に印加す
ることにより達成される。この場合、信号電荷転送パル
スの低レベル電圧■Lを電位φ8以上に設定しておくな
らば、金属−半導体接触部1の形成する電位障壁[第3
図におけるの]が受光蓄積領域3と電荷転送領域4との
間でバリアとなり、電荷が互いにもれ込むことがなくな
る。また、受光蓄積領域3間もこれらの領域の電位が電
荷転送時の電荷転送領域の電位より高く設定されている
ので、接触部lの形成するバリアによって分離すること
ができる。
なお、ここで、電荷読み出し領域であるp型拡散領域1
0の不純物濃度は、電荷転送領域4の信号電荷転送パル
ス電圧が中レベル電圧VMの時にこの領域が受光蓄積領
域3と電荷転送領域4との間のチャネルとなることがな
いように、1017/cm’程度となされている。
また、第1図(b)に示したように、本実施例の固体撮
像素子は、p型ウェル5とn型半導体基板6には逆バイ
アス電圧v suaが印加され、受光蓄積領tj43で
発生した過剰電荷をn型半導体基板6へ引き抜く縦型オ
ーバーフロードレイン構造となされている・が、この逆
バイアス電圧VSUBは、第3図に示したように、金属
−半導体接触部1で形成される電位障壁■の最高電位φ
■よりも受光蓄積領域3直下のp型ウェル5の電位φs
ueが高くなるように、10〜15Vの電圧に設定され
ている。
次に、第4図を参照して本発明の他の実施例について説
明する。同図は第1図(a)のA−A’線に相当する部
分に関する断面図である。本実施例においては、第4図
に示すように、信号電荷に含まれる暗電流成分を低減す
るために、受光蓄積領域3の表面に不純物濃度1015
〜1016/cI113のp型拡散領域14を設けてい
る。
本構造における各領域での半導体基板の縦方向に関す−
るポテンシャル分布図を第5図に示す。同図において、
F−F’〜H−H’は、第4図の同一記号の断面部分を
指示しており、また、■〜■は、第3図における場合と
同様の場合を示している。第5図から明らかなように、
本実施例においても前述の実施例で説明した原理と同一
の原理により、金属−半導体接触部1が各部間のチャネ
ル分離作用を果たしている。
「発明の効果] 以上説明したように、本発明は、金属遮光膜と半導体領
域とを直接接触させることにより形成されるショットキ
ー障壁−を111用して、固体撮像素子の各部のチャネ
ル分離を行なうものであるので、本発明のチャネル分離
方法を用いれば、従来問題となっていたチャネル分M頭
域の横方向熱拡散による分離領域の増大や、LOGO3
分離法のときに生じていた結晶欠陥の発生を防止するこ
とができる。したがって、本発明によれば、受光蓄積電
荷量や転送可能電荷量が低下することがなく、また、白
キズ等の発生が抑制されるので、感度が高く良好な画質
の固体撮像素子を提供することができる。
また、本発明の金属−半導体接触の接触幅は、0.5μ
m程度でよく、さらに、リソグラフィー技術が進・歩す
れば、0.2μm程度までは縮小可能であることから、
本発明によれば、画素の高密度化とチップの小型化が達
成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明の一実施例を示す平面図、第1
図(b)、第1図(c)は、それぞれ第1図(a)のA
−A’線、B−B’線断面図、第2図、第3図は、その
動作説明図、第4図は、本発明の他の実施例を示す断面
図、第5図は、その動作説明図、第6図、第7図は、そ
れぞれ従来例の断面図である。 1・・・金属遮光膜と受光蓄積領域との接触部、2・・
・金属遮光膜、 3・・・受光蓄積領域、 4・・・電
荷転送領域、 5・・・p型ウェル、 6・・・n型半
導体基板、 7・・・第1層目の電荷転送電極、 8・
・・第2層目の電荷転送電極、 9・・・絶縁膜、 1
0・・・電荷読み出し領域となるp型拡散領域、 11
・・・チャネル分離相p型拡散領域、  12・・・L
OCO8酸化膜、  13・・・チャネル分離相p型拡
散領域、  14・・・p型拡散領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体領域の表面領域に設けられた
    第2導電型の複数の受光蓄積領域と、前記第1導電型の
    半導体領域の表面領域内に設けられた第2導電型の電荷
    転送領域と、前記受光蓄積領域と前記電荷転送領域間に
    設けられた電荷読み出し領域と、前記電荷転送領域上に
    絶縁膜を介して設けられた電荷転送電極と、前記電荷転
    送電極上に絶縁膜を介して形成され、前記受光蓄積領域
    上に開口を有し、前記受光蓄積領域の前記電荷読み出し
    領域に臨む部分を除く表面外周部と接触する金属遮光膜
    とを具備する固体撮像素子。
  2. (2)第1導電型の半導体領域の表面領域内に設けられ
    た、表面に第1導電型の半導体薄層を有する第2導電型
    の複数の受光蓄積領域と、前記第1導電型の半導体領域
    の表面領域内に設けられた第2導電型の電荷転送領域と
    、前記受光蓄積領域と前記電荷転送領域間に設けられた
    電荷読み出し領域と、前記電荷転送領域上に絶縁膜を介
    して設けられた電荷転送電極と、前記電荷転送電極上に
    絶縁膜を介して形成され、前記受光蓄積領域上に開口を
    有し、前記受光蓄積領域の前記電荷読み出し領域に臨む
    部分を除く外周部において前記第1導電型の半導体薄層
    と接触する金属遮光膜とを具備する固体撮像素子。
JP1319960A 1989-12-09 1989-12-09 固体撮像素子 Pending JPH03180072A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692223B1 (ko) * 2016-05-26 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법
KR101692222B1 (ko) * 2016-01-06 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692222B1 (ko) * 2016-01-06 2017-01-03 골든팩키지 주식회사 종이용기의 제조방법
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