JPH03261172A - 固体撮像素子 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は固体撮像素子に関し、特に、受光部に埋め込み
型のフォトダイオードを用いて半導体基板表面で発生す
る暗電流を低減せしめた固体撮像素子に関する。

［従来の技術］ 第３図（ａ）は、この種従来の固体撮像素子の主要部断
面図である。同図に示すように、ｎ型半導体基板１上に
ｐ型ウェル２が形成され、ｐ型ウェルの表面に形成され
た接合の深いｎ型領域３の表面に、接合の浅いｐ＋型領
領域４形成されている。ｐ型ウェル２の表面には更に電
荷転送部のｎ型領域９と各領域を分離するチャネルスト
ップ１１が形成され、また、半導体基板上には絶縁膜１
０を介して電荷転送電極８と遮光！Ｉ５が形成されてい
る。

埋め込み型に形成されているフォトダイオードのｎ型領
域３には、遮光膜５の開口部６から入射した光により発
生した電子が蓄積される。フォトダイオードと電荷転送
部の間にはｐ型の読み出しゲート領域７ａが設けられて
おり、該ゲート領域上に設けられた電荷転送電極８に適
切な電圧を印加することにより、フォトダイオードのｎ
型領域３に蓄積された電子を電荷転送部のｎ型領域９へ
読み出すことができる。

このような固体撮像素子において、正常な読み出し動作
を行わせるには、ｐ＋型領領域４読み出しゲート領域７
ａとが接触しないようにすることが、換言すれば、フォ
トダイオードのｎ型領域３の一部がｐ″″型領域４より
読み出しゲート領域７ａ寄りに形成されていることが必
要であった。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の固体撮像素子では、フォトダイオードの
ｎ型領域３の一部がｐ＋型領領域４りも電荷転送部寄り
に形成されているために、フォトダイオードのｎ型領域
は電荷転送電極８の下の上記部分で絶縁膜の界面と接し
てしまう。従って、フォトダイオードから電荷転送部に
かけての電位分布は第３図（ｂ）に示されるようになり
、そのため、絶縁ＷＡ１０と半導体基板との界面で発生
する雑音電荷がｎ型領域３に蓄積される。この電荷は信
号電荷に混入して暗電流成分となるので、従来の固体撮
像素子では、Ｓ／Ｎの低下、固定パターンノイズの発生
が避は難かった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の固体撮像素子は、ｎ型光電変換領域の電荷読み
出しゲート領域と接する部分を除く表面上にｐ＋型領領
域設けた、いわゆる埋め込み型フォトダイオードを有す
るものであって、少なくともｎ型光電変換領域の電荷読
み出しゲート領域と接する部分の表面はｐ型不純物の導
入によりｐ型化されている。すなわち、本発明において
は、埋め込み型フォトダイオードのｎ型領域は全て半導
体基板内部に埋め込まれ、絶縁膜と接することがないよ
うになされている。

［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図は、本発明の一実施例を示す要部断面図である。

同図において、第３図＜ａ）に示す従来例の部分と同等
の部分には同一の参照番号が付されているので重複する
説明は省略するが、本実施例の従来例と相違する点は、
フォトダイオードのｐ１型領域４から電荷転送部のｎ型
領域９に渡る領域に、ｎ型領域３の導電型を反転させる
濃度のｐ型不純物が導入されて、この部分が読み出しゲ
ート領域７となされている点である。このように構成す
れば、フォトダイオードのｎ型領域３が絶縁膜と半導体
表面との界面で接することはなくなる。

このような固体撮像素子は、常法によりフォトダイオー
ドのｎ型領域３と電荷転送部のｎ型領域９およびｐ“型
のチャネルストップ１１を形成した後、読み出しゲート
部に適切な量のボロンをイオン注入法で注入することに
より容易に作成することができる。

本実施例において、フォトダイオードのｎ型領域３の不
純物濃度が２　Ｘ　１０１６Ｃ１すであるとき、読み出
しゲート領域７のｐ型ウェル２の表面部分の不純物濃度
をｌ　ｘ　ｌ　Ｑ　１７ｃＩ＋、−３程度になるように
すれば、転送電極下の絶縁膜（ＳｉＯ２膜〉の膜厚を６
０ｎｍとして電荷転送電極に１２Ｖ以上の読み出しパル
スを印加することにより、フォトダイオードのｎ型領域
３内に蓄積された信号電荷を完全に電荷転送部のｎ型領
域９へ読み出すことができる。そして、この場合にフォ
トダイオードのｎ型領域は絶縁膜と接していないので、
暗電流による固定パターンノイズが発生することはなく
なる。

第２図は、本発明の他の実施例を示す要部断面図である
。本実施例の先の実施例と異なる点は、電荷転送電極８
の側面に絶縁膜のサイドウオール１２が形成され、かつ
、フォトダイオードのｎ型領域３のｐ＋型領領域４接す
る部分にｎ型領域３より不純物濃度の高い第２のｎ型領
域１３が形成されている点である０本実線例によれば、
フォトダイオードの第２のｎ型領域１３とフォトダイオ
−ドのｐ゛型領領域４の接合容量が増加する分フォトダ
イオードの第１のｎ型領域３の不純物濃度を減らせるた
め、読み出しゲート領域７へ導入されるｐ型不純物の量
をそれほど上げなくとも、フォトダイオードのｎ型領域
３が絶縁膜と半導体表面の界面に接するのを防止するこ
とができる。

第２図に示した固体撮像素子は、以下のようにして作成
することができる。まず、従来例と同様に、ｎ型半導体
基板ｌの表面にｐ型ウェル２を形成し、ｐ型ウェル２の
表面の所定領域にフォトダイオードのｎ型領域３と電荷
転送部のｎ型領域９およびｐ＋型領領域あるチャネルス
トップ１１を形成する。次に、フォトダイオードのｎ型
領域３の一部領域およびｎ型領域３と電荷転送部のｎ型
領域９との間にボロンを導入して読み出しゲート領域７
を形成する。このとき導入されるボロンのドーズ量は、
ｎ型領域３の導電型がｐ型に反転する程度に選択される
。次に、絶縁膜１０の表面上に電荷転送電極８を形成し
、この電荷転送電極８をマスクとしてフォトダイオード
のｐ＋型領領域４イオン注入法で形成する。次いで、電
荷転送電極８の膜厚程度の絶縁膜を設け、ＲＩＥ等の異
方性エツチングによりサイドウオール１２を形成する。

フォトダイオードの第２のｎ型領域１３は、サイドウオ
ール１２をマスク材としてイオン注入法でフォトダイオ
ードのｐ＋型領領域１２りも深く注入することにより形
成する。！！を後に、絶縁膜で電極を覆い、所定の領域
に遮光膜５を形成すれば第２図に図示した固体撮像素子
が形成される。

なお、以上の実施例では、読み出しゲート領域全体にｐ
型不純物が導入されていたが、これを変更して、ｎ型領
域３のｐ２型領域４に覆われていない部分のみにｐ型不
純物を導入するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、埋め込み型フォトダイ
オードのｎ型領域が電荷転送電極下の絶縁膜と半導体表
面との界面に接することがないようにしたものであるの
で、本発明によれば、暗電流を低減せしめることができ
、暗電流に起因する固定パターンノイズを抑制すること
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれ本発明の実施例を示す断面
図、第３図（ａ＞は、従来例の断面図、第３図（ｂ）は
、その電位分布図である。 １・・・ｎ型半導体基板、　　２・・・ｐ型ウェル、３
・・・フォトダイオードのｎ型領域、　　４・・・フォ
トダイオードのｐ＋型領領域　　　５・・・遮光膜、６
・・・遮光膜の開口部、　　７．７ａ・・・読み出しゲ
ート領域、　　８・・・電荷転送電極、　　９・・・電
荷転送部のｎ型領域、　　１０・・・絶縁膜、　　１１
・・・チャネルストップ、　　１２・・・サイドウオー
ル、１３・・・フォトダイオードの第２のｎ型領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型半導体層の表面領域内に形成された第
   ２導電型の光電変換領域と、前記第１導電型半導体層の
   表面領域内に形成された、前記光電変換領域において発
   生した信号電荷の転送を受ける第２導電型の電荷転送領
   域と、前記光電変換領域の前記電荷転送領域と対向する
   一部領域を除く前記光電変換領域の表面に形成された高
   不純物濃度の第１導電型領域と、前記光電変換領域の前
   記一部領域の表面から前記電荷転送領域にかけて形成さ
   れた第１導電型の読み出しゲート領域と、を具備する固
   体撮像素子。
2. （２）前記光電変換領域の前記高不純物濃度の第１導電
   型領域と接する部分の少なくとも一部が光電変換領域の
   他の部分より不純物濃度が高くなされている請求項１記
   載の固体撮像素子。