JPH04130666A - 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、埋め込み型フォト
ダイオードを宵する固体撮像素子に関する。

［従来の技術］ 従来の埋め込み型フォトダイオード構造を有する固体撮
像素子の断面図を第４図に示す。第４図において、１は
ｎ型半導体基板、２はｐウェル、３′は光生成された電
荷を蓄積する、フｔトダイオードを構成するｎＩ型領領
域４は、ｎ”型領域３′に蓄積された電荷を出力部（図
示せず）まで転送するためのチャネルを構成するｎ型領
域、５はｐ０型チャネルストッパ領域、６はゲート絶縁
膜、７は絶縁膜、８はｎ９型領域３′と絶縁膜７の界面
における界面単位に依るノイズを減少させるためにｎ０
型領域３′の表面にチャネルストッパ領域５と接続して
設けられたｐ＋型領領域９は多結晶シリコンで形成され
たゲート電極、１０はｎ１型領域３′上に光入射用の開
口が設けられた遮光膜、１４は表面にｐ１型領域８を有
しないゲート電極９下のｎ１型領域３′の部分、１２は
ｎ９型領域３′に蓄積された電荷をｎ型領域４に転送す
るための電荷転送路となる転送チャネル領域である。

ここに構成されているフォトダイオードは、光生成され
た電荷を蓄積するｎ＋型領領域３′ｐ＋型領領域８より
基板内に埋め込まれた構造となっているため、−船釣に
埋め込み型フォトダイオードと呼ばれる。

ｎ０型領域３′内に蓄積された光電変換電荷はゲート電
極９に高電圧を印加することによりｎ型領域４へ転送さ
れる。第５図は、ゲート電極９に高電圧を印加した際の
チャネルストッパ領域５．５間の各領域における電位を
示す図である。ここでａはｎ０型領域３′の内ｐ゛型領
領域の下の電位、ｂ′はｎ＋型領領域３′内ゲート電極
９下の部分の電位、Ｃは転送チャネル領域１２の電位、
ｄはｎ型領域４の電位である。

［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その読み出し動作時の
電位分布が第５図に示すようになっているので、読み出
し電荷の一部は不可避的に電位ｂ′の部分に溜り、電位
ｄの部分に、即ちｎ型領域４に転送されない電荷が残る
。この電位ｂ′の部分、即ち領域１４に取り残された電
荷は、次の読み出し動作の時に一部がｎ型領域４に転送
されるため所謂残像を生じさせる。この残像の量は、領
域１４の面積と、電位ｂ′と電位Ｃの差Δφ′に比例す
る。而して、ｎ＋型領領域３′全体にわたって一様に形
成されている従来例構造では、電位差Δφ′が大きくな
り、そのため残像量を低減することは困難であった。

［課題を解決するための手段］ 本発明による固体撮像素子は、第１導電型の半導体領域
の表面領域内に一列または複数の列に形成された第２導
電型の光電変換領域と、前記光電変換領域の列に沿って
前記半導体領域の表面領域内に形成された第２導電型の
電荷転送領域と、前記光電変換領域内に蓄積された光電
変換電荷を前記電荷転送領域へ転送するための転送路と
なる前記半導体領域の表面に設定された転送チャネル領
域と、前記光電変換領域の前記転送チャネル領域に臨む
部分を除（部分の表面領域内に形成された第１導電型の
拡散領域と、前記光電変換領域の一部に重畳して前記転
送チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲ
ート電極と、を具備するものであって、前記充電変換領
域の前記ゲート電極の直下の部分は他の部分より不純物
濃度が低いかあるいは他の部分より接合が浅く形成され
ていることを特徴としている。

［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、本発明の第１の実施例を示す断面図である。

同図において、１はｎ型半導体基板、２はｐウェル、３
は光生成された電荷を蓄積するｎ１型領域、４はｎ＋型
領領域３蓄積されていた電荷の転送を受けこれを出力部
へ転送するためのチャネルとなるｎ型領域、５はｐ１型
チャネルストッパ領域、６はゲート絶縁膜、７は絶縁膜
、８は埋め込み型フォトダイオードを構成するためにｎ
３型領域３の表面に形成されたｐ３型領域、９はゲート
電極、１０はｎ＋＋域３上に開口を有する遮光膜、１１
はゲート電極９の直下にｎ＋型領領域３接触して形成さ
れているｎ−型領域、１２はｎ＋型領領域３内蓄積され
ていた電荷をｎ型領域４へ転送するための転送チャネル
領域である。

第２図は、第１図の実施例の電荷読み出し時の各部の電
位を示す図である。ここで、ａはｎ０型領域３内のｐ”
型領域８の下の電位、Ｃは転送チャネル領域の電位、ｄ
はｎ型領域４の電位であって、これらの電位ａ１ｃ１ｄ
は第５図に示した従来例の対応する電位と同等である。

しかし、本実施例では、フォトダイオードのｎ型領域の
ゲート電極９と重なる部分の不純物濃度が他の部分のそ
れより低くなされているので、この領域の電位すは従来
例の場合より浅くなり、この領域と転送チャネル領域１
２との電位差Δφは大幅に小さ（なる。その結果、残像
量は大きく低下する。

第３図は、本発明の第２の実施例を示す断面図である。

同図において、第１図の実施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。

本実施例においては、フォトダイオードのｎ型領域の不
純物濃度は全体が一様になされているが、そのゲート電
極９の直下の部分（ｎ＋型領領域１３は、他の部分（ｐ
＋型領領域８下にあるｎ＋型領領域３よりｐウェル２と
の間の接合が浅く形成されている。

第３図に示された構成においては、ｎ”型領域３とｎ′
″型領域１３との不純物濃度が同程度であっても、深さ
の浅い領域（１３）下では接合が深い場合と比較して電
位が浅くなるため、電位分布としては第２図と同様のも
のが得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、ゲート電極直下のフォ
トダイオードのｎ型領域の濃度を低くするかあるいはそ
の領域の深さを浅くしたものであるので、本発明によれ
ば、フォトダイオードの電荷転送目部分と転送チャネル
領域との間の電位差を小さくすることができ、残像量を
大幅に低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
、第１の実施例の電荷読み出し時の電位分布図、第３図
は第２の実施例を示す断面図、第４図は従来例を示す断
面図、第５図は、従来例の電荷読み出し時の電位分布図
である。 １・・・ｎ型半導体基板、　　２・・・ｐウェル、３．
３′・・・ｎ＋型領領域フォトダイオードのｎ型領域）
、　　４・・・ｎ型領域（電荷転送領域）、５・・・ｐ
０型チャネルストッパ領域、　　６・・・ゲート絶縁膜
、　　７・・・絶縁膜、　８・・・ｐ＋型領領域９・・
・ゲート電極、　　１０・・・遮光膜、　　　１１・・
・ｎ−型領域（フォトダイオードのｎ型領域の内のゲー
ト電極９直下の部分）、　　　１２・・・転送チャネル
領域、　　１３・・・ｎ“型領域（フォトダイオードの
ｎ型領域の内のゲート電極９直下の部分）、１４・・・
ｎ０型領域３′のゲート電極直下の部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型の半導体領域の表面領域内に一列または複数
   の列に形成された第２導電型の光電変換領域と、前記光
   電変換領域の列に沿って前記半導体領域の表面領域内に
   形成された第２導電型の電荷転送領域と、前記光電変換
   領域内に蓄積された光電変換電荷を前記電荷転送領域へ
   転送するための転送路となる前記半導体領域の表面に設
   定された転送チャネル領域と、前記光電変換領域の前記
   転送チャネル領域に臨む部分を除く部分の表面領域内に
   形成された第１導電型の拡散領域と、前記光電変換領域
   の一部に重畳して前記転送チャネル領域上にゲート絶縁
   膜を介して形成されたゲート電極と、を具備する固体撮
   像素子において、前記光電変換領域の前記ゲート電極の
   直下の部分は他の部分より不純物濃度が低いかあるいは
   他の部分より接合が浅く形成されていることを特徴とす
   る固体撮像素子。