JPH04283965A - Solid-state image pickup element - Google Patents

Solid-state image pickup element

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JPH04283965A
JPH04283965A JP3047868A JP4786891A JPH04283965A JP H04283965 A JPH04283965 A JP H04283965A JP 3047868 A JP3047868 A JP 3047868A JP 4786891 A JP4786891 A JP 4786891A JP H04283965 A JPH04283965 A JP H04283965A
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JP
Japan
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diffusion layer
type diffusion
formation region
photodiode
conductivity type
Prior art date
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Pending
Application number
JP3047868A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Miyazawa
敏夫 宮沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To completely prevent a dark current from being produced. CONSTITUTION:A P-type diffusion layer 8 for prevention of dark current production is formed so as to cover the entire region of an N-type diffusion layer 3 in a photodiode formation region, and so as to be connected with an N-type diffusion layer 6 in a charge transfer path formation region under a read gate 30B. Further, voltage applied to the read gate 30B is enough to produce a punch-through phenomenon between the N-type diffusion layer 3 in the photodiode formation region and an N-type diffusion layer 5 in the charge transfer path formation region. The N-type diffusion layer 3 constituting the photodiode is completely buried by the P type diffusion layer 8 and hence is prevented from being exposed to a semiconductor surface forming an interface with an insulating film 10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係り、
特に、フォトダイオード形成領域と、このフォトダイオ
ード形成領域と近接して設けられた電荷転送経路形成領
域と、フォトダイオード形成領域に発生した電荷を電荷
転送経路形成領域に転送させる読みだしゲートを備えた
固体撮像素子に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a solid-state imaging device.
In particular, the device includes a photodiode formation region, a charge transfer path formation region provided adjacent to the photodiode formation region, and a readout gate that transfers charges generated in the photodiode formation region to the charge transfer path formation region. Related to solid-state image sensors.

【0002】0002

【従来の技術】この種の固体撮像素子は、図5に示すよ
うに、P型半導体層52面に形成されたP型ウェル層5
3上に、N型拡散層56が形成されてフォトダイオード
形成領域があり、また、このフォトダイオード形成領域
に近接して電荷転送経路形成領域がある。この電荷転送
経路としては、たとえばCCD素子が用いられ、前記P
型ウェル層53上に、N型拡散層54が形成されている
とともに、このN型拡散層54上に絶縁膜60を介して
電荷転送方向に並設された図示しない転送電極が形成さ
れたものとなっている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG.
3, an N-type diffusion layer 56 is formed to form a photodiode formation region, and a charge transfer path formation region is located adjacent to this photodiode formation region. For example, a CCD element is used as this charge transfer path, and the P
An N-type diffusion layer 54 is formed on the type well layer 53, and transfer electrodes (not shown) are formed on the N-type diffusion layer 54, which are arranged in parallel in the charge transfer direction with an insulating film 60 interposed therebetween. It becomes.

【0003】そして、前記フォトダイオード形成領域に
て発生した電荷を電荷転送経路形成領域に転送させるた
めの読みだしゲート58が設けられている。この読みだ
しゲート58は絶縁膜60を介して形成され、この読み
だしゲート58に電圧を印加することにより、フォトダ
イオード形成領域と電荷転送経路形成領域における各N
型拡散層56、54間に反転層となるN型チャネル層を
形成するようにしているものである。
A readout gate 58 is provided for transferring the charges generated in the photodiode formation region to the charge transfer path formation region. This readout gate 58 is formed through an insulating film 60, and by applying a voltage to this readout gate 58, each N in the photodiode formation region and the charge transfer path formation region is
An N-type channel layer serving as an inversion layer is formed between the type diffusion layers 56 and 54.

【0004】さらに、このように構成した固体撮像装置
において、前記フォトダイオード形成領域におけるN型
拡散層56の表面(絶縁膜60との界面)にていわゆる
暗電流が発生するのを、該表面にP型拡散層57をほぼ
重畳させた状態で形成することによって、前記暗電流が
前記P型拡散層下のN型拡散層に至らないようにしてい
る。
Furthermore, in the solid-state imaging device configured as described above, generation of so-called dark current on the surface of the N-type diffusion layer 56 (interface with the insulating film 60) in the photodiode formation region can be prevented. By forming the P-type diffusion layers 57 in a substantially overlapping state, the dark current is prevented from reaching the N-type diffusion layer below the P-type diffusion layer.

【0005】なお、CCD固体撮像装置は、例えば、「
映像情報」、「最近の固体撮像素子と固体カメラの動向
」、頁25〜31、1986年5月、産業開発機構(株
)発行、で知られている。
[0005]The CCD solid-state imaging device is, for example,
"Video Information", "Recent Trends in Solid-State Image Sensors and Solid-State Cameras", pp. 25-31, May 1986, published by Japan Industrial Development Corporation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成からなる固体撮像装置は、読みだしゲート58
下において、フォトダイオード形成領域のN型拡散層5
6と電荷転送経路形成領域のN型拡散層54とを互いに
対向させて形成しなければならない(すなわち、各N型
拡散層56、54を互いに接続させるN型チャネル層を
形成しなければならないことから)ことから、暗電流発
生防止のためのP型拡散層57は、N型拡散層56の形
成領域の全部を完全に覆って形成できなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in a solid-state imaging device having such a configuration, the readout gate 58
Below, the N-type diffusion layer 5 in the photodiode formation region
6 and the N-type diffusion layer 54 in the charge transfer path forming region must be formed so as to face each other (that is, an N-type channel layer must be formed to connect the N-type diffusion layers 56 and 54 to each other). Therefore, the P-type diffusion layer 57 for preventing dark current generation could not be formed to completely cover the entire region where the N-type diffusion layer 56 was formed.

【0007】それ故、暗電流発生防止のためのP型拡散
層57の形成領域の周辺にはN型拡散層56が表面にて
露呈し、この露呈されたN型拡散層56が絶縁膜60と
界面を構成してしまうことになっていた。
Therefore, the N-type diffusion layer 56 is exposed at the surface around the formation region of the P-type diffusion layer 57 for preventing generation of dark current, and the exposed N-type diffusion layer 56 is connected to the insulating film 60. It was supposed to constitute an interface.

【0008】従って、暗電流発生防止の対策は完全でな
く、これにより、映像装置側において前記暗電流に起因
するいわゆる白点が発生することが認められていた。
[0008] Therefore, measures to prevent the generation of dark current are not perfect, and it has been recognized that so-called white spots due to the dark current occur on the video device side.

【0009】それ故、本発明は、このような事情に基づ
いてなされたものであり、その目的とするところのもの
は、暗電流の発生を完全に防止できる固体撮像装置を提
供することにある。
[0009] Therefore, the present invention has been made based on these circumstances, and its object is to provide a solid-state imaging device that can completely prevent the generation of dark current. .

【0010】0010

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、基本的には、第1導電型の半導体
基板面に第2導電型の拡散層が形成されて構成されるフ
ォトダイオード形成領域と、このフォトダイオード形成
領域と近接して前記第1導電型の半導体基板面に第2導
電型の拡散層が形成されて構成される電荷転送経路形成
領域と、前記フォトダイオード形成領域にて発生した電
荷を電荷転送経路形成領域に転送させる読みだしゲート
を備え、暗電流発生防止のための第1導電型の拡散層が
前記フォトダイオード形成領域における第2導電型の拡
散層の表面に形成されている固体撮像素子において、暗
電流発生防止のための第1導電型の拡散層が、前記フォ
トダイオード形成領域における第2導電型の拡散層の全
域を覆うように形成されているとともに前記読みだしゲ
ート下にて電荷転送経路形成領域の第2導電型の拡散層
に接続されるように形成され、かつ、読みだしゲートに
印加する電圧は、フォトダイオード形成領域の第2導電
型の拡散層と電荷転送経路形成領域の第2導電型の拡散
層の間でパンチスルー現象が発生するに足る電圧とした
ことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention basically comprises a diffusion layer of a second conductivity type formed on the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type. a photodiode formation region; a charge transfer path formation region including a second conductivity type diffusion layer formed on the first conductivity type semiconductor substrate surface adjacent to the photodiode formation region; A first conductivity type diffusion layer for preventing dark current generation is provided with a readout gate for transferring charges generated in the photodiode formation region to a charge transfer path formation region, and a second conductivity type diffusion layer in the photodiode formation region. In the solid-state imaging device formed on the surface of the photodiode, a first conductivity type diffusion layer for preventing dark current generation is formed to cover the entire area of the second conductivity type diffusion layer in the photodiode formation region. and is formed so as to be connected to the second conductivity type diffusion layer of the charge transfer path formation region under the readout gate, and the voltage applied to the readout gate is connected to the second conductivity type diffusion layer of the photodiode formation region. The present invention is characterized in that the voltage is sufficient to cause a punch-through phenomenon between the diffusion layer of the mold and the second conductivity type diffusion layer of the charge transfer path forming region.

【0011】[0011]

【作用】このように構成した固体撮像素子は、暗電流発
生防止のための第1導電型の拡散層が、前記フォトダイ
オード形成領域における第2導電型の拡散層の全域を覆
うように形成されている。このため、フォトダイオード
を構成する第2導電型の拡散層は、前記第1導電型の拡
散層により全て埋め込まれ、絶縁膜と界面を構成する半
導体表面に露呈されることはなくなる。
[Function] In the solid-state imaging device configured as described above, the first conductivity type diffusion layer for preventing the generation of dark current is formed so as to cover the entire area of the second conductivity type diffusion layer in the photodiode formation region. ing. Therefore, the second conductivity type diffusion layer constituting the photodiode is completely buried by the first conductivity type diffusion layer, and is no longer exposed to the semiconductor surface constituting the interface with the insulating film.

【0012】したがって、電荷湧出し効率の高い表面で
発生した電子がフォトダイオードに溜め込まれ、暗電流
となる確率を極めて小さくできる。
[0012] Therefore, the probability that electrons generated on the surface with high charge ejection efficiency are accumulated in the photodiode, resulting in dark current, can be extremely reduced.

【0013】そして、このように構成した場合、電圧を
印加した読みだしゲートの直下に従来のように反転層が
形成されても、フォトダイオードを構成する第2導電型
の拡散層と電荷転送経路領域を構成する第2導電型の拡
散層とが導通状態とならないことから、暗電流発生防止
のための第1導電型の拡散層を読みだしゲート下にて電
荷転送経路形成領域の第2導電型の拡散層に接続させ、
該読みだしゲートに、フォトダイオード形成領域の第2
導電型の拡散層と電荷転送経路形成領域の第2導電型の
拡散層の間でパンチスルー現象が発生するに足る電圧を
印加するようにして、フォトダイオードを構成する第2
導電型の拡散層と電荷転送経路領域を構成する第2導電
型の拡散層とを導通状態にできるようにしたものである
[0013] With this configuration, even if an inversion layer is formed directly under the readout gate to which a voltage is applied, as in the conventional case, the second conductivity type diffusion layer and the charge transfer path constituting the photodiode are Since the diffusion layer of the second conductivity type constituting the region is not electrically conductive, the diffusion layer of the first conductivity type is read out to prevent the generation of dark current, and the second conductivity of the charge transfer path forming region is read out under the gate. connected to the diffusion layer of the mold,
The readout gate is provided with a second portion of the photodiode formation region.
A voltage sufficient to cause a punch-through phenomenon between the conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer in the charge transfer path forming region is applied to the second conductivity type diffusion layer constituting the photodiode.
The conductivity type diffusion layer and the second conductivity type diffusion layer constituting the charge transfer path region can be brought into a conductive state.

【0014】このようなことから、フォトダイオードか
ら電荷転送経路への電荷転送を支障なく行なうようにで
きるとともに、フォトダイオードを構成する拡散層(第
2導電型の)を半導体表面から完全に埋め込むことがで
きることから、暗電流の発生を完全に防止することがで
きるようになる。
From the above, it is possible to perform charge transfer from the photodiode to the charge transfer path without any problem, and also to completely bury the diffusion layer (of the second conductivity type) constituting the photodiode from the semiconductor surface. This makes it possible to completely prevent the generation of dark current.

【0015】[0015]

【実施例】図2は、本発明による固体撮像装置の一実施
例を示す概略構成図である。
Embodiment FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【0016】同図は、一チップの半導体基板の主表面に
図示のような配列で各素子が形成されたものとなってい
る。同図において、前記半導体基板の主表面の光像投影
領域に複数のフォトダイオード21がマトリックス状に
配列されて形成されている。
In the figure, each element is formed on the main surface of a single chip semiconductor substrate in the arrangement shown in the figure. In the figure, a plurality of photodiodes 21 are arranged in a matrix in a light image projection area on the main surface of the semiconductor substrate.

【0017】また、列方向に配列されたフォトダイオー
ド21の群毎に該列方向に沿って形成された垂直レジス
タ23があり、これら各垂直レジスタ23はCCD素子
から構成されている。
Further, there is a vertical register 23 formed along the column direction for each group of photodiodes 21 arranged in the column direction, and each of these vertical registers 23 is composed of a CCD element.

【0018】これら垂直レジスタ23は、それぞれ列方
向に配列された各フォトダイオード21にて発生した電
荷を読出すとともに列方向に沿って前記光像投影領域外
に転送させるものとなっている。
These vertical registers 23 read out the charges generated in the respective photodiodes 21 arranged in the column direction, and transfer them to the outside of the light image projection area along the column direction.

【0019】なお、各フォトダイオード21から垂直レ
ジスタ23への電荷読出しは、図示しない電荷読出しゲ
ートによりなされるようになっている。
Note that charge readout from each photodiode 21 to the vertical register 23 is performed by a charge readout gate (not shown).

【0020】さらに、各垂直レジスタ23からそれぞれ
転送されてきた電荷は、水平シフトレジスタ24に出力
され、この水平シフトレジスタ24によって水平方向に
転送されるようになっている。この水平シフトレジスタ
24は、前記各垂直シフトレジスタ23と同様にCCD
素子により構成されている。
Furthermore, the charges transferred from each vertical register 23 are output to a horizontal shift register 24, and are transferred in the horizontal direction by this horizontal shift register 24. This horizontal shift register 24 is a CCD similar to each of the vertical shift registers 23.
It is composed of elements.

【0021】水平シフトレジスタ24からの出力は、出
力回路25に入力され、この出力回路25において例え
ば電圧に変換され、外部に取り出されるようになってい
る。
The output from the horizontal shift register 24 is input to an output circuit 25, where it is converted into, for example, a voltage and taken out to the outside.

【0022】そして、このように各素子が形成された半
導体基板の主表面には、各フォトダイオード21が形成
されている領域において開口が形成されることにより、
各フォトダイオード21のみを露呈させる遮光膜(図示
せず)が形成されている。
[0022] In the main surface of the semiconductor substrate on which each element is formed in this way, an opening is formed in the region where each photodiode 21 is formed.
A light shielding film (not shown) is formed to expose only each photodiode 21.

【0023】図3は、上記の図2において、各フォトダ
イオード21と垂直シフトレジスタ23をさらに具体的
に示した平面構成図である。
FIG. 3 is a plan configuration diagram showing more specifically each photodiode 21 and vertical shift register 23 in FIG. 2 described above.

【0024】同図において、マトリックス状に配置され
た各フォトダイオード21(図中、点々が付された領域
)のうち、列方向に配列された各フォトダイオード群の
間に該列方向に延在されて形成された垂直シフトレジス
タ23が配置されている。この垂直シフトレジスタ23
は、半導体基板表面に形成された電荷転送路と、絶縁膜
を介して形成された転送電極とで構成され、いわゆる2
相フレーム転送形となっている。
In the figure, among the photodiodes 21 arranged in a matrix (areas marked with dots in the figure), there are photodiodes extending in the column direction between each photodiode group arranged in the column direction. A vertical shift register 23 is disposed. This vertical shift register 23
It consists of a charge transfer path formed on the surface of a semiconductor substrate and a transfer electrode formed through an insulating film, and is a so-called two-layer structure.
It is a phase frame transfer type.

【0025】転送電極は、各列方向に配置されたフォト
ダイオード側と共通となっており、一層目の転送電極3
0Aと二層目の転送電極30Bとからなっており、これ
らは一部重畳された状態で配置されている。
The transfer electrode is common to the photodiode side arranged in each column direction, and the transfer electrode 3 of the first layer
It consists of a transfer electrode 0A and a second layer transfer electrode 30B, which are arranged in a partially overlapping state.

【0026】なお、二層目の転送電極30Bは、一層目
の電極30Aと比較して、その一部が若干フォトダイオ
ード21側に延在された形状を有して、該フォトダイオ
ード21にて発生した電荷を垂直シフトレジスタ23側
に読出すための電荷読出しゲートを兼ねるようになって
いる。
Note that the second layer transfer electrode 30B has a shape in which a part of it extends slightly toward the photodiode 21 side compared to the first layer electrode 30A, so that the second layer transfer electrode 30B has a shape that is slightly extended toward the photodiode 21 side. It also serves as a charge readout gate for reading out the generated charges to the vertical shift register 23 side.

【0027】図1は、図3のI−I線における断面を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a cross section taken along the line II in FIG. 3.

【0028】同図において、N型半導体基板1があり、
このN型半導体基板1の表面には濃度の低いP型半導体
層からなるP型ウェル層2が形成されている。そして、
このP型ウェル層2の表面には、N型拡散層3が形成さ
れ、前記P型ウェル層2とともにフォトダイオード21
を構成している。
In the figure, there is an N-type semiconductor substrate 1,
On the surface of this N-type semiconductor substrate 1, a P-type well layer 2 made of a low concentration P-type semiconductor layer is formed. and,
An N-type diffusion layer 3 is formed on the surface of this P-type well layer 2, and a photodiode 21 is formed together with the P-type well layer 2.
It consists of

【0029】また、フォトダイオード21を構成するN
型拡散層3に近接して、前記P型ウェル層2の表面には
、垂直シフトレジスタ23の電荷転送路であるN型拡散
層5が形成されている。なお、このN型拡散層5は、い
わゆるスミア防止のため、P型ウェル層2に形成された
濃度の高いP型ウェル層46の表面に形成されたものと
なっている。
In addition, N constituting the photodiode 21
In the vicinity of the type diffusion layer 3, an N type diffusion layer 5, which is a charge transfer path of the vertical shift register 23, is formed on the surface of the P type well layer 2. Note that this N-type diffusion layer 5 is formed on the surface of a high-concentration P-type well layer 46 formed in the P-type well layer 2 in order to prevent so-called smearing.

【0030】ここで、フォトダイオード21を構成する
前記N型拡散層3の表面には、このN型拡散層3の表面
全域を覆って濃度の高いP型拡散層8が形成されている
。このP型拡散層8は、後述する絶縁膜10との界面に
て発生する熱電子を前記N型拡散層3側に至るのを防止
して暗電流発生を阻止するための拡散層となっている。 したがって、N型拡散層3の表面全域は前記P型拡散層
8によって前記絶縁膜10とで界面を構成することはな
くなる。
Here, a highly concentrated P-type diffusion layer 8 is formed on the surface of the N-type diffusion layer 3 constituting the photodiode 21, covering the entire surface of the N-type diffusion layer 3. This P-type diffusion layer 8 serves as a diffusion layer for preventing thermoelectrons generated at the interface with an insulating film 10, which will be described later, from reaching the N-type diffusion layer 3 side, thereby preventing the generation of dark current. There is. Therefore, the entire surface of the N-type diffusion layer 3 no longer forms an interface with the insulating film 10 due to the P-type diffusion layer 8.

【0031】そして、P型拡散層8は、後述する読みだ
しゲート30Bの形成領域直下において、垂直シフトレ
ジスタ23の電荷転送路であるN型拡散層5に接続され
るように形成されている。
The P-type diffusion layer 8 is formed so as to be connected to the N-type diffusion layer 5, which is a charge transfer path of the vertical shift register 23, directly under a formation region of a readout gate 30B, which will be described later.

【0032】そして、このように種々の拡散層が形成さ
れた主表面には、たとえばシリコン酸化膜からなる絶縁
膜10を介して、二層目の転送電極30Bが形成されて
いる。この二層目の転送電極30Bは、その一部が電荷
読みだしゲートを構成し、フォトダイオード21を構成
するN型拡散層3側に延在するとともに、該N型拡散層
3に若干重畳するようになっている。
A second layer transfer electrode 30B is formed on the main surface on which the various diffusion layers are formed, with an insulating film 10 made of, for example, a silicon oxide film interposed therebetween. A part of the second layer transfer electrode 30B constitutes a charge readout gate, extends toward the N-type diffusion layer 3 that constitutes the photodiode 21, and slightly overlaps the N-type diffusion layer 3. It looks like this.

【0033】さらに、転送電極30Bおよびフォトダイ
オード21の領域を覆って酸化膜からなる絶縁膜10が
形成され、この絶縁膜10の上面には、前記フォトダイ
オード21の形成領域を除いて(したがって開口が形成
されて)たとえばアルミニュウムからなる遮光膜15が
形成されている。
Furthermore, an insulating film 10 made of an oxide film is formed to cover the areas of the transfer electrode 30B and the photodiode 21, and the upper surface of this insulating film 10 has no openings except for the area where the photodiode 21 is formed. A light shielding film 15 made of, for example, aluminum is formed.

【0034】このように上記実施例で示した固体撮像素
子によれば、暗電流発生防止のためのP型拡散層8が、
前記フォトダイオード形成領域におけるN型拡散層3の
全域を覆うように形成されている。このため、フォトダ
イオードを構成するN型拡散層3は、前記P型拡散層8
により全て埋め込まれ、絶縁膜10と界面を構成する半
導体表面に露呈されることはなくなる。
As described above, according to the solid-state image sensing device shown in the above embodiment, the P-type diffusion layer 8 for preventing the generation of dark current is
It is formed so as to cover the entire area of the N-type diffusion layer 3 in the photodiode formation region. Therefore, the N-type diffusion layer 3 constituting the photodiode is different from the P-type diffusion layer 8.
Therefore, the semiconductor layer is completely buried and is no longer exposed to the semiconductor surface forming the interface with the insulating film 10.

【0035】したがって、フォトダイオードにて暗電流
は全く発生することはなくなる。
Therefore, no dark current is generated in the photodiode.

【0036】そして、このように構成した場合、電圧を
印加した読みだしゲートの直下に従来のように反転層が
形成されても、フォトダイオードを構成するN型拡散層
3と電荷転送経路領域を構成するN型拡散層5とが導通
状態とならないことから、暗電流発生防止のためのP型
拡散層8を読みだしゲート下にて電荷転送経路形成領域
のN型拡散層5に接続させ、該読みだしゲートに、フォ
トダイオード形成領域のN型拡散層3と電荷転送経路形
成領域のN型拡散層5の間でパンチスルー現象が発生す
るに足る電圧を印加するようにして、フォトダイオード
を構成するN型拡散層3と電荷転送経路領域を構成する
N型拡散層5とを導通状態にできるようにしたものであ
る。
With this configuration, even if an inversion layer is formed directly under the readout gate to which a voltage is applied, as in the conventional case, the N-type diffusion layer 3 and the charge transfer path region constituting the photodiode can be separated. Since the constituting N-type diffusion layer 5 is not in a conductive state, the P-type diffusion layer 8 for preventing dark current generation is connected to the N-type diffusion layer 5 in the charge transfer path formation region under the readout gate. A voltage sufficient to cause a punch-through phenomenon between the N-type diffusion layer 3 in the photodiode formation region and the N-type diffusion layer 5 in the charge transfer path formation region is applied to the readout gate to read the photodiode. The N-type diffusion layer 3 forming the structure and the N-type diffusion layer 5 forming the charge transfer path region can be brought into a conductive state.

【0037】このようなことから、フォトダイオードか
ら電荷転送経路への電荷転送を支障なく行なうようにで
きるとともに、フォトダイオードを構成するN型拡散層
3を半導体表面から完全に埋め込むことができることか
ら、暗電流の発生を完全に防止することができるように
なる。
[0037] From the above, the charge transfer from the photodiode to the charge transfer path can be performed without any trouble, and the N-type diffusion layer 3 constituting the photodiode can be completely buried from the semiconductor surface. It becomes possible to completely prevent the generation of dark current.

【0038】次に、図4を用いて本発明による固体撮像
素子の製造方法の一実施例について説明する。
Next, an embodiment of the method for manufacturing a solid-state image sensing device according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0039】工程1 (a)に示すように、N型半導体基板1の上面に濃度の
低いP型半導体層からなるP型ウェル層2を形成する。 そして、このP型ウェル層2の主表面の一領域に濃度の
高いP型不純物を選択拡散してP型ウェル層6を形成す
る。このP型ウェル層6はCCD素子形成領域に形成さ
れるものであり、いわゆるスミア防止のための拡散層と
なっているものである。
Step 1 As shown in (a), a P-type well layer 2 made of a low concentration P-type semiconductor layer is formed on the upper surface of an N-type semiconductor substrate 1. Then, a P-type impurity with a high concentration is selectively diffused into one region of the main surface of this P-type well layer 2 to form a P-type well layer 6. This P-type well layer 6 is formed in the CCD element formation region, and serves as a so-called diffusion layer for preventing smear.

【0040】工程2 (b)に示すように、P型ウェル層6の表面の一領域に
選択的にN型拡散層5を形成する。このN型拡散層5は
CCD素子における電荷転送路となるものである。そし
て、このN型拡散層5と同時にN型拡散層11を形成す
る。このN型拡散層11は、フォトダイオード21の形
成領域側において、前記P型ウェル層6に重なるように
形成される。
Step 2 As shown in (b), an N-type diffusion layer 5 is selectively formed in a region of the surface of the P-type well layer 6. This N-type diffusion layer 5 serves as a charge transfer path in the CCD element. Then, at the same time as this N-type diffusion layer 5, an N-type diffusion layer 11 is formed. This N-type diffusion layer 11 is formed so as to overlap the P-type well layer 6 on the side where the photodiode 21 is formed.

【0041】工程3 (c)に示すように、上述した各N型拡散層5および1
1との間に選択的にP型拡散層12を形成し、このP型
拡散層12は、その両端において各N型拡散層5および
11に重なるように形成される。
Step 3 As shown in (c), each of the above-mentioned N-type diffusion layers 5 and 1
A P-type diffusion layer 12 is selectively formed between the N-type diffusion layers 5 and 11, and the P-type diffusion layer 12 is formed so as to overlap each of the N-type diffusion layers 5 and 11 at both ends thereof.

【0042】なお、このP型拡散層12は、二層目の転
送電極30Bの読みだしゲートの直下に形成されるもの
となっている。
Note that this P-type diffusion layer 12 is formed directly below the readout gate of the second layer transfer electrode 30B.

【0043】工程4 (d)に示すように、種々の拡散層が形成されたP型ウ
ェル層の主表面に酸化膜からなる絶縁膜10を形成し、
この絶縁膜10の表面に二層目の転送電極30Bを形成
する。
Step 4 As shown in (d), an insulating film 10 made of an oxide film is formed on the main surface of the P-type well layer in which various diffusion layers are formed,
A second layer transfer electrode 30B is formed on the surface of this insulating film 10.

【0044】工程5 (e)に示すように、フォトダイオードを構成するN型
拡散層3を形成する。絶縁膜10の上面から選択的にN
型不純物をイオン打ち込みした後、熱処理を施すことに
より、前記N型拡散層3を形成する。この場合のN型拡
散層3は、前記工程3にて形成したN型拡散層11に接
続されるように形成されるようになっている。
Step 5 As shown in (e), an N-type diffusion layer 3 constituting a photodiode is formed. N selectively from the top surface of the insulating film 10
After ion-implanting type impurities, heat treatment is performed to form the N-type diffusion layer 3. In this case, the N-type diffusion layer 3 is formed so as to be connected to the N-type diffusion layer 11 formed in step 3 above.

【0045】工程6 (f)に示すように、暗電流防止のためのP型拡散層8
を形成する。絶縁膜10の上面からP型不純物をイオン
打ち込みした後、熱処理を施すことにより、前記P型拡
散層8を形成する。この場合、選択打ち込みの際のマス
クは二層目の転送電極30Bおよび図示しない一層目の
転送電極30Aを利用したいわゆるセルフアライメント
方式を採用するものとなっている。
Step 6 As shown in (f), a P-type diffusion layer 8 for preventing dark current is formed.
form. After ion-implanting P-type impurities from the upper surface of the insulating film 10, heat treatment is performed to form the P-type diffusion layer 8. In this case, the mask for selective implantation employs a so-called self-alignment method using the second layer transfer electrode 30B and the first layer transfer electrode 30A (not shown).

【0046】その後は、図1に示すように、さらに絶縁
膜10を形成し、遮光膜15を形成するようにする。
After that, as shown in FIG. 1, an insulating film 10 is further formed and a light shielding film 15 is formed.

【0047】図4では、本発明による固体撮像素子の製
造方法の一実施例を示したものであり、必ずしもこれに
限定することはないものである。たとえば、図6に示す
ように、フォトダイオードを構成するN型拡散層3と電
荷転送路領域を構成するN型拡散層5を接続させた状態
で形成し、その後に形成されるP型拡散層16によって
前記N型拡散層3および5をそれぞれ分離するようにし
てもよいことはもちろんである。
FIG. 4 shows an embodiment of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention, and the method is not necessarily limited thereto. For example, as shown in FIG. 6, an N-type diffusion layer 3 constituting a photodiode and an N-type diffusion layer 5 constituting a charge transfer path region are formed in a connected state, and then a P-type diffusion layer is formed. Of course, the N-type diffusion layers 3 and 5 may be separated by the N-type diffusion layers 16.

【0048】上述した実施例によれば、電荷転送経路と
してはCCD素子を用いて形成したものであるが、これ
に限定されず、たとえば、MOSトランジスタアレイ等
を用いて形成するようにしても同様の効果が得られるこ
とはいうまでもない。
According to the above-described embodiment, the charge transfer path is formed using a CCD element, but it is not limited to this, and the same effect can be achieved by forming it using a MOS transistor array, for example. Needless to say, this effect can be obtained.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による固体撮像装置によれば、暗電流の発生を完
全に防止することができるようになる。
[Effect of the invention] As is clear from the above explanation,
According to the solid-state imaging device according to the present invention, generation of dark current can be completely prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す構
成図で、図3のI−I線における断面図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a solid-state image sensing device according to the present invention, and is a sectional view taken along the line II in FIG. 3.

【図2】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す概
略全体平面図である。
FIG. 2 is a schematic overall plan view showing an embodiment of a solid-state image sensor according to the present invention.

【図3】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す部
分平面図である。
FIG. 3 is a partial plan view showing an embodiment of a solid-state image sensor according to the present invention.

【図4】(a)ないし(f)は、本発明による固体撮像
素子の製造方法の一実施例を示す部分工程図である。
FIGS. 4(a) to 4(f) are partial process diagrams showing an embodiment of a method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention.

【図5】従来の固体撮像素子の一例を示す構成図である
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional solid-state image sensor.

【図6】本発明による固体撮像素子の製造方法の他の実
施例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing another embodiment of the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  N型半導体基板 2、6  P型ウェル層 3  フォトダイオードを構成するN型拡散層5  電
荷転送路を構成するN型拡散層8  暗電流防止のため
のP型拡散層 10  絶縁膜 21  フォトダイオード形成領域 23  電荷転送路形成領域
1 N-type semiconductor substrates 2, 6 P-type well layer 3 N-type diffusion layer 5 forming a photodiode N-type diffusion layer 8 forming a charge transfer path P-type diffusion layer 10 for preventing dark current Insulating film 21 Photodiode Formation region 23 Charge transfer path formation region

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1導電型の半導体基板面に第2導電
型の拡散層が形成されて構成されるフォトダイオード形
成領域と、このフォトダイオード形成領域と近接して前
記第1導電型の半導体基板面に第2導電型の拡散層が形
成されて構成される電荷転送経路形成領域と、前記フォ
トダイオード形成領域にて発生した電荷を電荷転送経路
形成領域に転送させる読みだしゲートを備え、暗電流発
生防止のための第1導電型の拡散層が前記フォトダイオ
ード形成領域における第2導電型の拡散層の表面に形成
されている固体撮像素子において、暗電流発生防止のた
めの第1導電型の拡散層が、前記フォトダイオード形成
領域における第2導電型の拡散層の全域を覆うように形
成されているとともに前記読みだしゲート下にて電荷転
送経路形成領域の第2導電型の拡散層に接続されるよう
に形成され、かつ、読みだしゲートに印加する電圧は、
フォトダイオード形成領域の第2導電型の拡散層と電荷
転送経路形成領域の第2導電型の拡散層の間でパンチス
ルー現象が発生するに足る電圧としたことを特徴とする
固体撮像素子。
1. A photodiode formation region including a second conductivity type diffusion layer formed on a surface of a first conductivity type semiconductor substrate, and a first conductivity type semiconductor adjacent to the photodiode formation region. A charge transfer path formation region formed by forming a second conductivity type diffusion layer on the substrate surface, and a readout gate for transferring the charge generated in the photodiode formation region to the charge transfer path formation region. In a solid-state imaging device, a first conductivity type diffusion layer for preventing current generation is formed on a surface of a second conductivity type diffusion layer in the photodiode formation region, the first conductivity type diffusion layer for preventing dark current generation. A diffusion layer is formed to cover the entire area of the second conductivity type diffusion layer in the photodiode formation region, and a diffusion layer of the second conductivity type in the charge transfer path formation region is formed under the readout gate. The voltage applied to the readout gate is
A solid-state imaging device characterized in that the voltage is sufficient to cause a punch-through phenomenon between a second conductivity type diffusion layer in a photodiode formation region and a second conductivity type diffusion layer in a charge transfer path formation region.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006108590A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid state image pickup device
JP2008005155A (en) * 2006-06-21 2008-01-10 Sharp Corp Amplified solid-state imaging apparatus, its driving method, and electronic information device

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JP2008005155A (en) * 2006-06-21 2008-01-10 Sharp Corp Amplified solid-state imaging apparatus, its driving method, and electronic information device

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