JPH04340275A - 固体撮像装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はテレビカメラなどに用
いられる固体撮像装置に関し、特にスメアを低減するた
めの装置構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３（ａ）　は例えば、１９８６年アイ
　　イー　　ディー　　エム　　テクニカル　　ダイジ
ェスト　　３６９〜３７２頁（ＩＥＤＭ　Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｐｐ３６９−３７２　（１９８
６））　に記載された従来のスメア（偽信号）を低減す
るための構造を持つ固体撮像装置を示す断面図である。 図において、２はＰ型半導体基板１上に設けられた光電
変換部を形成するｎ型領域、４は分離のためのＰ型領域
、５はゲート電極、６は層間絶縁膜、８はフィールド酸
化膜、９は再結晶Ｓｉ層、９ａはソース、９ｂはドレイ
ン、９ｃはトランジスタのチャネル、１０ａは上記ドレ
イン９ｂと接続する配線金属であり、１０ｂは上記ゲー
ト電極５と接続する配線金属を示す。そして上記再結晶
シリコン層９のソース９ａ，ドレイン９ｂ，チャネル９
ｃ及びゲート電極５でＭＯＳ型トランジスタ（読み出し
トランジスタ）が構成されている。

【０００３】次に動作について説明する。以上のように
構成された装置に光が入射すると、ｐ型基板１とｎ型領
域２の界面に形成されるｐｎ接合部で光電変換された電
子−正孔対のうち、電子がｎ型領域２に信号電荷として
蓄積される。各画素の選択は、再結晶シリコン層９に形
成されたＭＯＳ型トランジスタで行う。すなわちゲート
電極５に金属配線１０ｂを介して大きな正の電圧が印加
されると、再結晶シリコン層９に形成されたＭＯＳ型ト
ランジスタがオンし、ｎ型領域２に蓄積された信号電荷
を配線金属１０ａを通して外部へ読み出すことができる
。

【０００４】上記のように光電変換された電子のうち、
ｎ型層２に入ったものは信号電荷となるが、読み出しト
ランジスタを光電変換のためのｎ型層２と同様、ｐ型半
導体基板１上に形成したような固体撮像装置では、ｐ型
半導体基板１の深部で発生した電子が他の画素の読み出
しトランジスタ内に侵入し、スメアと呼ばれる偽信号に
なる。

【０００５】しかし、図３に示した読み出しトランジス
タをフィールド酸化膜８上に形成した固体撮像装置では
、ｐ型半導体基板１の深部で発生した電子はフィールド
酸化膜８で阻止され読み出しトランジスタへ侵入するこ
となく、上記のような偽信号は発生しない。

【０００６】また図３（ｂ）　に示すような信号電荷読
み出し部に電荷転送素子を用いたものでは電荷転送部の
ｎ型領域３下方に基板１よりも高濃度なｐ＋　半導体層
１１が設けられているためｐ型半導体基板１の深部で発
生した電子はこの高濃度なｐ＋　半導体層１１で遮られ
、電荷読み出し部を形成するｎ型領域３に侵入すること
がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置は
以上のように構成されているので、基板深部で発生した
電子によるスメアを低減するために、フィールド酸化膜
上に再結晶シリコン層の形成、及び再結晶シリコン層へ
のトランジスタの作り込みのための工程が必要であり、
それまでの製造工程を大きく変更しなければならない。 さらに、読み出しトランジスタを半導体基板上にフィー
ルド酸化膜を介して形成するため、読み出しトランジス
タの深度が浅くなり、その部分の遮光が難しくなるなど
の問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、これまでの固体撮像装置の製造
工程を大きく変更することなしに、スメアを低減するこ
とができる固体撮像装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る固体撮像
装置は、信号電荷読み出し部の下部を覆うようにして埋
め込み絶縁層を設けたものである。

【００１０】

【作用】この発明においては、信号電荷読み出し部の下
部が埋め込み絶縁層に覆われているため、基板深部で発
生した電子が信号電荷読み出し領域に侵入することがな
い。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本発明の一実施例による固体撮像装置の断
面構成図であり、図３と同一符号は同一または相当部分
を示し、３は垂直電荷転送部を形成するｎ型領域、７は
ゲート電極５下方の電荷転送部３の下部を覆うようにし
て設けられた埋め込み酸化膜（絶縁層）である。

【００１２】次に動作について説明する。従来の装置同
様、装置に光が入射すると、ｐ型基板１とｎ型領域２に
形成されるｐｎ接合部で光電変換された電子がｎ型領域
２に信号電荷として蓄積される。そしてゲート電極５に
金属配線１０ｂを介して大きな正の電圧が印加されると
、この蓄積された信号電荷は垂直電荷転送部を形成する
ｎ型領域３に転送される。この時、基板１の深部で電子
が発生しても電荷転送部を形成するｎ型領域３下部は埋
め込み酸化膜７で覆われているためｎ型領域３内に侵入
することはない。

【００１３】そして、この信号電荷はｎ型半導体領域３
に形成されている垂直電荷転送素子により一方向に転送
され、さらに図示しない水平電荷転送素子を通して出力
される。

【００１４】次に、埋め込み酸化膜７の形成方法につい
て説明する。まず、通常の写真製版工程により、埋め込
み酸化膜７を形成する領域上を除き、フォトレジストを
形成する。次に、電荷転送領域を形成するｎ型領域の深
度を越える部分に、分布の最大値がくるようなエネルギ
ーで酸素をイオン注入する。そしてレジスト除去後、１
３００℃程度でアニールを行うことにより埋め込み酸化
膜７が形成される。

【００１５】図２に電荷転送部の深さ方向のバンドプロ
ファイルを示す。Ａはゲート電極、Ｂは半導体基板１上
の酸化膜６、Ｃは電荷転送部を形成するｎ型領域３、Ｄ
は埋め込み酸化膜７、Ｅはｐ型基板１部を示す。図より
明らかなように、ｐ型基板１で発生した電子にとっては
埋め込み酸化膜７が電位障壁を形成しており、電荷転送
部を形成するｎ型領域３には侵入できない。

【００１６】なお、上記実施例では、ｐ型半導体基板を
用いたものを示したが、ｎ型半導体基板上にｐ型ウェル
を形成したものを用いてもよい。

【００１７】また上記実施例では、信号電荷の読み出し
部に電荷転送素子を用いたものを示したが、従来例と同
様、読み出しトランジスタを用い、その能動領域下方を
覆うように埋め込み酸化膜を設けることで同様にスメア
を低減することができる。

【００１８】図４を用いて詳述すると、Ｐ型半導体基板
１に写真製版工程とイオン注入により光電変換部２，素
子分離のためのｎ型領域４，ＭＯＳトランジスタのドレ
インを形成するｎ型領域３を形成し、上述の場合と同様
にして埋め込み酸化膜７を形成する。ついで基板前面を
酸化し、ゲート電極５となるポリシリコン等を堆積して
所定の形状に形成した後、層間絶縁膜６を設け、これに
コンタクトホールを形成してゲート電極５及びドレイン
を形成するｎ型領域３と接続する配線金属１０ａ，ｂを
形成する。

【００１９】この場合、トランジスタの下方を覆う埋め
込み酸化膜７ａで覆われているため上記同様の効果を奏
するとともに、読出部のトランジスタと光電変換部との
段差が低減されトランジスタの深度が大きくなるため遮
光が容易となる。

【００２０】また、上記実施例では、埋め込み絶縁層が
酸化膜の場合について示したが、注入のイオン種を変え
る等して形成された他の絶縁層の場合でもよい。

【００２１】また、上記各実施例では、素子分離をｐ型
領域４で行った場合について示したが、この部分も信号
読出部下方の絶縁層と同様な絶縁層を用いて形成しても
よい。例えば、上述のよにして埋め込み酸化膜７を形成
した後、素子分離領域４を形成すべき領域を除いてフォ
トレジストを形成し、酸素イオンを注入して処理するこ
とで分離領域を絶縁膜で構成することができる。このよ
にうすることで、埋め込み酸化膜７形成後に各素子間を
分離する分離領域をレジストを用いて同様の手法で引き
続き形成することができ、製造工程を簡略化することが
できる。

【００２２】但し図４の構造では光電変換部のｎ型層と
ＭＯＳＴのドレインを形成するｎ型領域３間のｐ型領域
４はＭＯＳＴのチャネルとなるため、ここは埋め込み酸
化膜７と同様な酸化膜を設けてはならない。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る固体撮像
装置によれば、信号電荷読み出し部の下部に埋め込み絶
縁層を形成したので、基板深部で発生した電子はこの埋
め込み絶縁層で遮られることとなり、製造工程を大きく
変更することなくスメアを低減することができる固体撮
像装置を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による固体撮像装置を示す
断面図。

【図２】この発明の一実施例による固体撮像装置の電荷
転送部の深さ方向のバンドプロファイルを示す図。

【図３】従来の固体撮像装置を示す断面図。

【図４】この発明の他の実施例による固体撮像装置を示
す断面図。

【符号の説明】

１　　ｐ型半導体基板 ２　　光電変換のためのｎ型層 ３　　電荷転送部を形成するｎ型領域 ７　　埋め込みの酸化膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも半導体基板上に光電変換部
   と、信号電荷蓄積部と、信号電荷読み出し部とを備えた
   固体撮像装置において、少なくとも上記信号電荷読み出
   し部の下部を覆うように絶縁物からなる絶縁層領域を形
   成したことを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】　　上記信号電荷読み出し部に電荷転送素
   子を用いたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装
   置。
3. 【請求項３】　　上記信号電荷読み出し部に電界効果型
   トランジスタを用いたことを特徴とする請求項１記載の
   固体撮像装置。
4. 【請求項４】　　請求項２記載の固体撮像装置において
   、該装置を構成する上記各構成部間の分離領域を、上記
   絶縁層領域と同一の半導体層を用いて形成したことを特
   徴とする固体撮像装置。
5. 【請求項５】　　請求項３記載の固体撮像装置において
   、光電変換部と信号電荷読み出し部間以外の分離領域を
   、上記絶縁層領域と同一の半導体層を用いて形成したこ
   とを特徴とする固体撮像装置。