JPH036859A - 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 本発明は、固体撮像素子に関し、特に、フォトダイオー
ド及び読みだしゲート用トランジスタの構造で、残像特
性の改善された固体撮像素子に関するものである。

従来の技術 ビデオカメラや電子カメラなどに適用の撮像素子として
、第３図の画素部断面図に示されるように、フォトダイ
オードと電荷転送素子（ＣＣＤ）とを組み合わせて形成
した、いわゆるＣＣＤ撮像素子が多用されている。充電
変換部であるフォトダイオードは、ｎ型シリコン基板３
の表面の界面準位や結晶欠陥などからの暗電流を減少さ
せるために、同基板３の表面に、空乏層が到達しないよ
うに、ｐ型領域４を形成している。読みだしゲート用の
トランジスタ（ｎチャンネル）のゲート電極９は、フォ
トダイオードの電荷蓄積部であるｎ領域２とオーバーラ
ツプさせ、このｎ−領域２を同トランジスタのソースと
して用いることにより、読み出し動作を行なう。つまり
、電荷蓄積時は、読みだしトランジスタのゲート電極９
の電位を低（してフォトダイオードのｎ−領域２とＣＣ
Ｄ　ｎ中領域５との間のチャンネルをオフにし、読みだ
し時はゲート電極９の電位を高くして、チャンネル部の
電位をフォトダイオードよりも高くして、蓄積された電
荷（電子）をＣＣＤ側に読みだす。

ＣＣＤ撮像素子の特性としては、この電荷読みだし時に
電荷がフォトダイオード部に残る現象である残像特性が
重要な要素になっている。この現象は、第４図に示すよ
うに、読みだしトランジスタのゲート電極の下部のｎ−
領域のポテンシャルが、読みだし時にポテンシャルの瘤
となって、そこに電荷く電子）が滞留するために起こる
。この残像が大きい場合、高速の動悸を撮像した場合に
画像が流れてしまう。この残像特性を改善するために、
電荷蓄積部のｎ−領域を不純物濃度の異なる２つ以上の
領域に分けて形成したり、ｎ−領域を、読みだしトラン
ジスタのゲート電極を用いて、セルファラインで形成し
、ゲート下のソース部の電位を制御することが検討され
ている。

発明が解決しようとする課題 その対応策として、ｎ−層を２つ以上の領域に分けて形
成して、フォトダイオードに電位勾配を持たせることが
有効であるが、これによっても、トランジスタのゲート
電極下のソース部のポテンシャルを制御するのは、ｎ−
領域に対するゲート電極の形成時のフォトマスクの重ね
合わせずれは避けられないために、残像特性を安定させ
るのが困難である。

ｎ−領域を、ゲート電極を用いて、セルファラインで形
成するには、電極形成後にｎ−領域形成の熱処理を行な
うが、このとき、高温度処理は、不適当であり、低温処
理による浅い拡散深さしか得られないので、光電変換率
も悪くなり、蓄槽電荷総量も小さくなるという問題があ
る。

課題を解決するための手段 残像特性を向上させるためには、読みだしトランジスタ
のゲート電極下部の電位を制御することが必要である。

本発明では、予め、深い拡散深さの第１のｎ−領域を、
ゲート電極の下部に及んで形成し、トランジスタのソー
スとして動作する第２のｎ−領域のみを同ゲート電極を
マスクしてセルファラインで形成したものである。

作用 この発明によると、電荷蓄積部である第１のｎ−領域は
読みだしトランジスタとは完全に分離して形成されるた
め、光電変換率や電荷蓄積総量、ポテンシャル深さなど
の素子設計が容易になる。一方、読みだしトランジスタ
のソース領域を兼ねる光電変換部コンタクト領域、すな
わち、第２のｎ−領域は、同読みだしトランジスタのゲ
ート電極をマスクとしてセルファラインで形成するため
、この第２のｎ−領域の不純物濃度、不純物プロファイ
ルを完全に制御できる。この第２のｎ領域を形成すると
きにフォトダイオードｎ−領域にもｆｌ型不純物がドー
プされるが、そのｎ型不純物は、フォトダイオ−ドル十
領域を形成する時に表面近傍で互いに相殺される。また
、この第２のｎ−Ｍ域はフォトダイオードｎ−ｆｆ１域
と下部でつながるため、フォトダイオードと読みだしト
ランジスタのソース領域のポテンシャルはなめらかな単
調増加曲線の分布となり、従来例のようなポテンシャル
の瘤を持たない。

実施例 第１図に本発明の一実施例の素子の画素部断面図を示す
。ｎ型シリコン基板３に基板ｐ十領域４とフォトダイオ
ードｎ−領域２、ＣＣＤｎ＋領域５、ＣＣＤｐ−領域６
、分離ｐ＋領領域、ゲート絶縁膜８、ポリシリコンゲー
ト９を形成した後に、フォトマスクを用いてポリシリコ
ンゲート９に対してはセルファラインで読みだしｎ−領
域（第２のｎ−領域）１を形成する。さらに、フォトマ
スクで同じくポリシリコンゲート９に対してセルファラ
インでフォトダイオ−ドル＋領域１０を形成する。この
後、配線形成と保護膜形成を行なって素子が完成する。

発明の効果 本発明により、固体撮像素子の重要な特性である残イ象
の大幅に低減した素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例固体撮像素子の画素部の断面
図、第２図は本発明の一実施例固体撮像素子のフォトダ
イオードおよび読みだしトランジスタのポテンシャル相
関図、第３図は従来例固体撮像素子の画素部の断面図、
第４図は従来例固体撮像素子のフォトダイオードと読み
だしトランジスタのポテンシャル相関図である。 １・・・・・・読みだしｎ−領域、２・・・・・・フォ
トダイオードｎ−領域、３・・・・・・ｎ型シリコン基
板、４・・・・・・基板ｐ−領領域５・・・・・・ＣＣ
Ｄｎ十領域、６・・・・・・ＣＣＤｐ−領域、７・・・
・・・分離ｐ中領域、８・・・・・・ゲート絶縁膜、９
・・・・・・ポリシリコンゲート、１０・・・・・・フ
ォトダイオ−ドル中領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　フォトダイオードと読みだしゲートとを有し、前記フ
   ォトダイオードの光電変換および電荷蓄積を行なう第１
   のｎ＾−領域と前記読みだしゲート用トランジスタのゲ
   ート電極をマスクとしてセルファライン技術で形成され
   た第２のｎ＾−領域とを有する構造の固体撮像素子。