JPH04299862A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH04299862A JPH04299862A JP3064778A JP6477891A JPH04299862A JP H04299862 A JPH04299862 A JP H04299862A JP 3064778 A JP3064778 A JP 3064778A JP 6477891 A JP6477891 A JP 6477891A JP H04299862 A JPH04299862 A JP H04299862A
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関し、特
に電荷読出し用の電極と電荷転送用の配線とを個別に設
けた固体撮像素子に関する。
に電荷読出し用の電極と電荷転送用の配線とを個別に設
けた固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、ＭＯＳデバイスにおいては
、図８に示す如く、ホットキャリア効果（ドレイン電界
が高い場合にチャネル内の電子も高エネルギーとなり、
Ｓｉ基板１−ＳｉＯ２ からなるゲート酸化膜２の電位
障壁を飛び越えてゲート酸化膜２中に飛び込む）現象を
抑制するために、ＬＤＤ構造とし、ＣＶＤＳｉＯ２ 膜
による側壁（スペーサ）３をマスクとしたイオン注入に
より、ゲート電極４の内側寄りに低濃度のｎ− 層５を
形成し、ゲート電極の外側寄りに高濃度のｎ＋ 層６を
形成してソース７，ドレイン８を形成している（ＶＬＳ
Ｉ製造技術、日経ＢＰ社、ｐ．２１〜２４）。
、図８に示す如く、ホットキャリア効果（ドレイン電界
が高い場合にチャネル内の電子も高エネルギーとなり、
Ｓｉ基板１−ＳｉＯ２ からなるゲート酸化膜２の電位
障壁を飛び越えてゲート酸化膜２中に飛び込む）現象を
抑制するために、ＬＤＤ構造とし、ＣＶＤＳｉＯ２ 膜
による側壁（スペーサ）３をマスクとしたイオン注入に
より、ゲート電極４の内側寄りに低濃度のｎ− 層５を
形成し、ゲート電極の外側寄りに高濃度のｎ＋ 層６を
形成してソース７，ドレイン８を形成している（ＶＬＳ
Ｉ製造技術、日経ＢＰ社、ｐ．２１〜２４）。
【０００３】図６は、ＣＣＤ固体撮像素子の概略平面図
を示し、複数個の感光部１１と、これらの感光部の列方
向に沿って形成された複数列の垂直ＣＣＤ部１２と、こ
の垂直ＣＣＤ部１２と交差する方向に形成された水平Ｃ
ＣＤ部１３と、出力回路部１４とから構成されている。
を示し、複数個の感光部１１と、これらの感光部の列方
向に沿って形成された複数列の垂直ＣＣＤ部１２と、こ
の垂直ＣＣＤ部１２と交差する方向に形成された水平Ｃ
ＣＤ部１３と、出力回路部１４とから構成されている。
【０００４】図７は、従来のＣＣＤ固体撮像素子の概略
断面図を示す。図中の２１は、ｐ型のＳｉ基板である。 この基板２１には、感光部としてのフォトダイオードｎ
＋ 層２２、フォトダイオードｐ＋ 層２３、ｎ型の電
荷転送路２４、ｐ＋ チャネルストップ２５が夫々形成
されている。前記電荷転送路２４上に対応する前記基板
２１上には、ゲート酸化膜２６を介して多結晶シリコン
からなる電荷転送電極２７が形成されている。この電極
２７の表面には、酸化膜２８が形成されている。この酸
化膜２８を含む前記ゲート酸化膜２６上には、層間絶縁
膜２９が形成されている。前記感光部に対応する部分を
除く層間絶縁膜２９上にはアルミ遮光膜３０が形成され
ている。このアルミ遮光膜３０を含む前記層間絶縁膜２
９上には、パッシベーション膜３１が形成されている。
断面図を示す。図中の２１は、ｐ型のＳｉ基板である。 この基板２１には、感光部としてのフォトダイオードｎ
＋ 層２２、フォトダイオードｐ＋ 層２３、ｎ型の電
荷転送路２４、ｐ＋ チャネルストップ２５が夫々形成
されている。前記電荷転送路２４上に対応する前記基板
２１上には、ゲート酸化膜２６を介して多結晶シリコン
からなる電荷転送電極２７が形成されている。この電極
２７の表面には、酸化膜２８が形成されている。この酸
化膜２８を含む前記ゲート酸化膜２６上には、層間絶縁
膜２９が形成されている。前記感光部に対応する部分を
除く層間絶縁膜２９上にはアルミ遮光膜３０が形成され
ている。このアルミ遮光膜３０を含む前記層間絶縁膜２
９上には、パッシベーション膜３１が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＣＤ固体撮像素子においては、構造の簡略化の為、フ
ォトダイオードから垂直ＣＣＤ部１２への電荷読み出し
と垂直ＣＣＤ内での電荷転送を同一の電極２７で行なっ
ているため、例えば上述したように基板２１がｐ型のＳ
ｉ基板の場合、０Ｖを境にして電荷読出しを正電圧側で
電荷転送と負電圧側で行わなければならない。図９は、
垂直ＣＣＤの電極と垂直ＣＣＤにかける電圧との関係を
示す特性図を示す。図９より、垂直ＣＣＤの電荷転送電
極２７に加える電圧を負方向へ大きくしていくと、ＭＯ
Ｓ構造の特性として電荷転送路２４の表面にｐ型反転層
が形成され、それ以後はいくら電圧を加えても電荷転送
路２４のポテンシャルは変化しなくなる。そこで、電荷
転送時の電圧使用範囲が負電圧のみに限定される従来の
ＣＣＤでは、垂直ＣＣＤの飽和出力電圧（電荷の蓄積可
能なポテンシャル井戸の深さ）は小さくなるので、転送
できる電荷量が少ない。
ＣＣＤ固体撮像素子においては、構造の簡略化の為、フ
ォトダイオードから垂直ＣＣＤ部１２への電荷読み出し
と垂直ＣＣＤ内での電荷転送を同一の電極２７で行なっ
ているため、例えば上述したように基板２１がｐ型のＳ
ｉ基板の場合、０Ｖを境にして電荷読出しを正電圧側で
電荷転送と負電圧側で行わなければならない。図９は、
垂直ＣＣＤの電極と垂直ＣＣＤにかける電圧との関係を
示す特性図を示す。図９より、垂直ＣＣＤの電荷転送電
極２７に加える電圧を負方向へ大きくしていくと、ＭＯ
Ｓ構造の特性として電荷転送路２４の表面にｐ型反転層
が形成され、それ以後はいくら電圧を加えても電荷転送
路２４のポテンシャルは変化しなくなる。そこで、電荷
転送時の電圧使用範囲が負電圧のみに限定される従来の
ＣＣＤでは、垂直ＣＣＤの飽和出力電圧（電荷の蓄積可
能なポテンシャル井戸の深さ）は小さくなるので、転送
できる電荷量が少ない。
【０００６】また、微細化が進んで、電荷読みだし部に
おいてフォトダイオードのｎ＋ 層２２と垂直ＣＣＤ部
１２のｎ層との距離が狭くなった場合、ショートチャネ
ル効果のため、電荷蓄積時においても電荷読出し部下の
電位が０Ｖに閉じず、開きぎみになり、ブルーミング耐
性が劣化する可能性がある。
おいてフォトダイオードのｎ＋ 層２２と垂直ＣＣＤ部
１２のｎ層との距離が狭くなった場合、ショートチャネ
ル効果のため、電荷蓄積時においても電荷読出し部下の
電位が０Ｖに閉じず、開きぎみになり、ブルーミング耐
性が劣化する可能性がある。
【０００７】更に、電荷読出し部と反対側の素子分離領
域をチャネルストッパ形成後にフォトダイオードのｐ＋
層２３とｎ＋ 層２２をレジストパターンで電極２７
からある距離オフセットをかけて形成してＣＣＤの拡散
層を作る方法ではリソグラフィ工程数が多くなる。
域をチャネルストッパ形成後にフォトダイオードのｐ＋
層２３とｎ＋ 層２２をレジストパターンで電極２７
からある距離オフセットをかけて形成してＣＣＤの拡散
層を作る方法ではリソグラフィ工程数が多くなる。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、電荷転送用の電極、電荷読出し用の配線を個別に設け
ることにより、垂直ＣＣＤ部の転送電荷量を従来と比べ
て増加できるとともに、微細化時のブルーミング耐性の
劣化を抑制しえる固体撮像素子を提供することを目的と
する。
、電荷転送用の電極、電荷読出し用の配線を個別に設け
ることにより、垂直ＣＣＤ部の転送電荷量を従来と比べ
て増加できるとともに、微細化時のブルーミング耐性の
劣化を抑制しえる固体撮像素子を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、光電変換する
感光部及びこの感光部で光電変換された電荷を転送する
電荷転送路を形成した半導体基板と、前記半導体基板上
にゲート絶縁膜を介して形成された電荷転送用の電極と
、前記電極の側壁の一部に酸化膜を介して設けられた多
結晶シリコンからなるスペーサと、前記電極上に前記酸
化膜を介して形成され，かつ前記スペーサに接続する電
荷読出し用の配線と、前記配線，スペーサを含む前記ゲ
ート絶縁膜上に形成された層間絶縁膜と、前記感光部を
除く前記層間絶縁膜上に形成された遮光膜とを具備する
ことを特徴とする固体撮像素子である。
感光部及びこの感光部で光電変換された電荷を転送する
電荷転送路を形成した半導体基板と、前記半導体基板上
にゲート絶縁膜を介して形成された電荷転送用の電極と
、前記電極の側壁の一部に酸化膜を介して設けられた多
結晶シリコンからなるスペーサと、前記電極上に前記酸
化膜を介して形成され，かつ前記スペーサに接続する電
荷読出し用の配線と、前記配線，スペーサを含む前記ゲ
ート絶縁膜上に形成された層間絶縁膜と、前記感光部を
除く前記層間絶縁膜上に形成された遮光膜とを具備する
ことを特徴とする固体撮像素子である。
【００１０】
【作用】本発明によれば、電荷転送用の電極と電荷読出
し用の配線が個別に形成されているため、電荷転送に＋
側の電圧もかけられ、垂直ＣＣＤ部の飽和出力電圧を大
きくとることができ、転送できる電荷量を多くできる。 また、微細化が進んだ場合、フォトダイオードと電荷転
送路間の距離が短かくなり、ショートチャネル効果によ
って電荷蓄積時においても電荷読出し部下の電位が０Ｖ
に閉じない可能性が大きい。従って、スペーサによって
電位をー側にひっぱっておけば、この電位の開きを抑え
られ、ブルーミング特性も向上する。更に、電荷転送用
の電極の側壁のスペーサをマスクとしてｎ＋ 層（フォ
トダイオード）にｐ型不純物を導入してｐ＋ 層を形成
すれば、チャネルストッパ層を兼ねるｐ＋ 層を自己整
合的に形成することができる。
し用の配線が個別に形成されているため、電荷転送に＋
側の電圧もかけられ、垂直ＣＣＤ部の飽和出力電圧を大
きくとることができ、転送できる電荷量を多くできる。 また、微細化が進んだ場合、フォトダイオードと電荷転
送路間の距離が短かくなり、ショートチャネル効果によ
って電荷蓄積時においても電荷読出し部下の電位が０Ｖ
に閉じない可能性が大きい。従って、スペーサによって
電位をー側にひっぱっておけば、この電位の開きを抑え
られ、ブルーミング特性も向上する。更に、電荷転送用
の電極の側壁のスペーサをマスクとしてｎ＋ 層（フォ
トダイオード）にｐ型不純物を導入してｐ＋ 層を形成
すれば、チャネルストッパ層を兼ねるｐ＋ 層を自己整
合的に形成することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮
像素子について製造方法を併記して説明する。
像素子について製造方法を併記して説明する。
【００１２】まず、ｐ型のＳｉ基板４１上にゲート酸化
膜４２を形成した後、基板表面にｎ型の電荷転送路４３
を形成した。つづいて、前記電荷転送路４３上に位置す
るゲート酸化膜４２上に、電荷転送用電極４４を形成し
た。この後、前記電極４４を酸化して酸化膜４５を形成
した（図１（Ａ）及び図２図示）。ここで、図２は図１
（Ａ）の平面図であり、図２をＸ−Ｘ線に沿って切断す
ると図１（Ａ）のようになる。
膜４２を形成した後、基板表面にｎ型の電荷転送路４３
を形成した。つづいて、前記電荷転送路４３上に位置す
るゲート酸化膜４２上に、電荷転送用電極４４を形成し
た。この後、前記電極４４を酸化して酸化膜４５を形成
した（図１（Ａ）及び図２図示）。ここで、図２は図１
（Ａ）の平面図であり、図２をＸ−Ｘ線に沿って切断す
ると図１（Ａ）のようになる。
【００１３】次に、全面に多結晶シリコン層を堆積した
後、異方性エッチングによりこの多結晶シリコン層を均
一にエッチングし、前記電極４４の側壁に酸化膜４５を
介して多結晶シリコンからなるスペーサ４６を形成した
。つづいて、前記電極４４及びスペーサ４６をマスクと
して前記基板４１にｎ型不純物を導入し、ｎ＋ 層４７
を自己整合的に形成した（図１（Ｂ）及び図３図示）。 ここで、図３は図１（Ｂ）の平面図である。
後、異方性エッチングによりこの多結晶シリコン層を均
一にエッチングし、前記電極４４の側壁に酸化膜４５を
介して多結晶シリコンからなるスペーサ４６を形成した
。つづいて、前記電極４４及びスペーサ４６をマスクと
して前記基板４１にｎ型不純物を導入し、ｎ＋ 層４７
を自己整合的に形成した（図１（Ｂ）及び図３図示）。 ここで、図３は図１（Ｂ）の平面図である。
【００１４】次に、前記スペーサ４６のうち片側（図中
右側）のスペーサ４６を選択的にエッチングした。つづ
いて、残存したスペーサ４６及び電極４４をマスクとし
て前記ｎ＋ 層（フォトダイオード）４７にｐ型不純物
を導入し、ｐ＋ 層４８を自己整合的に形成した（図１
（Ｃ）及び図４図示）。前記ｐ＋ 層４８は、チャネル
ストップ（素子分離）を兼ねる。ここで、図４は図１（
Ｃ）の平面図である。
右側）のスペーサ４６を選択的にエッチングした。つづ
いて、残存したスペーサ４６及び電極４４をマスクとし
て前記ｎ＋ 層（フォトダイオード）４７にｐ型不純物
を導入し、ｐ＋ 層４８を自己整合的に形成した（図１
（Ｃ）及び図４図示）。前記ｐ＋ 層４８は、チャネル
ストップ（素子分離）を兼ねる。ここで、図４は図１（
Ｃ）の平面図である。
【００１５】次に、前記酸化膜４５上に、電荷読出し用
の配線４９を前記スペーサ４６に接続するように、つま
り１ライン（水平方向）のスペーサ４６を全てつなぐ形
で形成した。つづいて、全面に層間絶縁膜５０を形成し
た後、感光部に対応する部分が開口したアルミ遮光膜５
１を前記層間絶縁膜５０に形成し、パッシベーション膜
５２を形成してＣＣＤ固体撮像素子を製造した（図１（
Ｄ）及び図５図示）。ここで、図５は図１（Ｃ）を配線
４９の形成の時点での平面図である。
の配線４９を前記スペーサ４６に接続するように、つま
り１ライン（水平方向）のスペーサ４６を全てつなぐ形
で形成した。つづいて、全面に層間絶縁膜５０を形成し
た後、感光部に対応する部分が開口したアルミ遮光膜５
１を前記層間絶縁膜５０に形成し、パッシベーション膜
５２を形成してＣＣＤ固体撮像素子を製造した（図１（
Ｄ）及び図５図示）。ここで、図５は図１（Ｃ）を配線
４９の形成の時点での平面図である。
【００１６】このように製造された固体撮像素子は、図
１（Ｄ）に示す如く、電荷転送路４３やｎ＋ 層４７等
を形成したｐ型の半導体基板４１と、前記電荷転送路４
３上にゲート酸化膜４２を介して形成された電荷転送用
の電極４５と、この電極４５の片側の側壁に設けられた
多結晶シリコンからなるスペーサ４６と、このスペーサ
４６に接続された多結晶シリコンからなる電荷読出し用
の配線４９と、層間絶縁膜５０等から構成されている。 従って、下記に述べる利点を有する。
１（Ｄ）に示す如く、電荷転送路４３やｎ＋ 層４７等
を形成したｐ型の半導体基板４１と、前記電荷転送路４
３上にゲート酸化膜４２を介して形成された電荷転送用
の電極４５と、この電極４５の片側の側壁に設けられた
多結晶シリコンからなるスペーサ４６と、このスペーサ
４６に接続された多結晶シリコンからなる電荷読出し用
の配線４９と、層間絶縁膜５０等から構成されている。 従って、下記に述べる利点を有する。
【００１７】（１） 電荷転送用の電極４５と電荷読出
し用の配線４９が個別に形成されているため、電荷転送
に＋側の電圧もかけられるため、垂直ＣＣＤ部の飽和出
力電圧を大きくとることができ、転送できる電荷量を多
くできる。
し用の配線４９が個別に形成されているため、電荷転送
に＋側の電圧もかけられるため、垂直ＣＣＤ部の飽和出
力電圧を大きくとることができ、転送できる電荷量を多
くできる。
【００１８】（２） 微細化が進んだ場合、フォトダイ
オードと電荷転送路４３間の距離が短かくなり、ショー
トチャネル効果によって電荷蓄積時においても電荷読出
し部下の電位が０Ｖに閉じない可能性が大きい。従って
、スペーサ４６によって電位を−側にひっぱっておけば
、この電位の開きを抑えられ、ブルーミング特性も向上
する。また、本発明方法によれば、電荷転送用の電極４
５の側壁のスペーサ４６をマスクとしてｎ＋ 層４７に
ｐ型不純物を導入してｐ＋ 層４８を形成するため、チ
ャネルストッパ層を兼ねるｐ＋ 層４８を自己整合的に
形成することができる。
オードと電荷転送路４３間の距離が短かくなり、ショー
トチャネル効果によって電荷蓄積時においても電荷読出
し部下の電位が０Ｖに閉じない可能性が大きい。従って
、スペーサ４６によって電位を−側にひっぱっておけば
、この電位の開きを抑えられ、ブルーミング特性も向上
する。また、本発明方法によれば、電荷転送用の電極４
５の側壁のスペーサ４６をマスクとしてｎ＋ 層４７に
ｐ型不純物を導入してｐ＋ 層４８を形成するため、チ
ャネルストッパ層を兼ねるｐ＋ 層４８を自己整合的に
形成することができる。
【００１９】なお、上記実施例では、スペーサの材料と
して多結晶シリコンを用いた場合について述べたが、こ
れに限らず、シリサイドやＡＩ等の金属のように電極と
して使用可能なものであればよい。
して多結晶シリコンを用いた場合について述べたが、こ
れに限らず、シリサイドやＡＩ等の金属のように電極と
して使用可能なものであればよい。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、電荷
転送用の電極、電荷読出し用の配線を個別に設けること
により、垂直ＣＣＤ部の転送電荷量を従来と比べて増加
できるとともに、微細化時のブルーミング耐性の劣化を
抑制しえる固体撮像素子を提供できる。
転送用の電極、電荷読出し用の配線を個別に設けること
により、垂直ＣＣＤ部の転送電荷量を従来と比べて増加
できるとともに、微細化時のブルーミング耐性の劣化を
抑制しえる固体撮像素子を提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮像素子の
製造方法を工程順に説明するための断面図。
製造方法を工程順に説明するための断面図。
【図２】図１（Ａ）の平面図。
【図３】図１（Ｂ）の平面図。
【図４】図１（Ｃ）の平面図。
【図５】図１（Ｄ）の平面図。
【図６】ＣＣＤ固体撮像素子の平面図。
【図７】従来のＣＣＤ固体撮像素子の要部の断面図。
【図８】ＬＤＤ構造のＭＯＳトランジスタの断面図。
【図９】垂直ＣＣＤの電極と垂直ＣＣＤにかける電圧と
の関係を示す特性図。
の関係を示す特性図。
４１…ｐ型のシリコン基板、４２…ゲート酸化膜、４３
…電荷転送路、４４…電極、４５…酸化膜、４６…スペ
ーサ、４７…ｎ＋ 層、４８…ｐ＋ 層、４９…配線、
５１…アルミ遮光膜。
…電荷転送路、４４…電極、４５…酸化膜、４６…スペ
ーサ、４７…ｎ＋ 層、４８…ｐ＋ 層、４９…配線、
５１…アルミ遮光膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 光電変換する感光部及びこの感光部で
光電変換された電荷を転送する電荷転送路を形成した半
導体基板と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して
形成された電荷転送用の電極と、前記電極の側壁の一部
に酸化膜を介して設けられた多結晶シリコンからなるス
ペーサと、前記電極上に前記酸化膜を介して形成され，
かつ前記スペーサに接続する電荷読出し用の配線と、前
記配線，スペーサを含む前記ゲート絶縁膜上に形成され
た層間絶縁膜と、前記感光部を除く前記層間絶縁膜上に
形成された遮光膜とを具備することを特徴とする固体撮
像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064778A JPH04299862A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064778A JPH04299862A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299862A true JPH04299862A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13268010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3064778A Pending JPH04299862A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04299862A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654565A (en) * | 1994-06-30 | 1997-08-05 | Nec Corporation | Charge coupled device with filling film and method of manufacture thereof |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064778A patent/JPH04299862A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5654565A (en) * | 1994-06-30 | 1997-08-05 | Nec Corporation | Charge coupled device with filling film and method of manufacture thereof |
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