JPH04373174A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
特に正孔蓄積ダイオード(Holl Accumula
tionDiode :HAD)構造のセンサ部を備え
た固体撮像装置におけるセンサ部の構造に関する。
ターライン転送方式のCCD固体撮像装置の構成を図3
に示す。同図において、垂直及び水平方向に画素単位で
2次元配列されて入射光量に応じた信号電荷を蓄積する
複数個のセンサ部1と、これらセンサ部1から垂直列毎
に読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数本の
垂直シフトレジスタ(垂直転送部)2とによって撮像部
3が構成されている。
垂直ブランキング期間の一部で瞬時に垂直シフトレジス
タ2に読み出される。垂直シフトレジスタ2に移された
信号電荷は、水平ブランキング期間の一部にて1走査線
に相当する部分ずつ水平シフトレジスタ4へ移される。 1走査線分の信号電荷は、水平シフトレジスタ4にて順
次水平方向に転送される。
A(FloatingDiffusion Ampli
fier)等からなる出力回路部5が接続されている。 この出力回路部5は、センサ部1における光電変換によ
って得られ、かつ垂直シフトレジスタ2及び水平シフト
レジスタ4によって転送されてきた信号電荷を検出し、
電気信号に変換してテレビジョン信号として出力する。
て発生したホール(正孔)は、撮像部3の1画素分の平
面構造を示す図4において、チャネルストップ領域6を
通って装置のグランド(GND)に排出される。しかし
、チャネルストップ領域6を形成するP領域の不純物濃
度が低く、しかもチャネルストップ領域6は幅が狭くか
つ長いために、ホール電流に対する抵抗が高い。
ネルストップ領域6においてホール電流により電位変動
が発生するため、センサ部1の表面電位が変動し、セン
サ部1の動作特性が変化する。その結果、センサ部1の
取扱い電荷量が異常に増加することになるため、垂直シ
フトレジスタ(垂直CCD)2において信号電荷が溢れ
る現象が生ずることになる。
に対する抵抗を低減するために、従来の固体撮像装置に
おいては、センサ部1のチャネルストップ領域6の不純
物濃度を上げることで対処していた。すなわち、図4の
X‐X線断面構造及びY‐Y線断面構造を示す図5(a
)及び(b)において、チャネルストップ領域6の内側
に、さらに濃度の濃い不純物のP+ 領域によってチャ
ネルストップ領域7を形成することにより、ホール電流
に対する抵抗を下げていた。
ルストップ領域6の内側にさらに高濃度のチャネルスト
ップ領域7を形成した構造の従来装置では、半導体製造
工程の熱処理によりP+ 領域の不純物が拡散し、高濃
度異常拡散が生じて垂直シフトレジスタ(垂直CCD)
2を侵すことにより、垂直シフトレジスタ2の実効的な
幅が狭まって垂直シフトレジスタ2の取扱い電荷量が減
るという問題があった。
部1まで侵されることにより、センサ部1に蓄積された
信号電荷を半導体基板に掃き出すいわゆる電子シャッタ
動作を行った場合に、容量的な結合が介在し、チャネル
ストップ領域6からの容量が増えることにより、半導体
基板に印加する基板パルスの電圧(振幅)を高くしても
、なかなかオーバーフローバリアが崩れないため、より
高い電圧の基板パルスが必要となるという問題もあった
。
荷量を減らすことなく、しかも電子シャッタ動作時の基
板パルスの振幅を増大することなく、大光量入力時のセ
ンサ部の取扱い電荷量の異常増加を抑制し得る固体撮像
装置を提供することを目的とする。
置は、光電変換により発生した信号電荷を蓄積する領域
上に積層された正孔蓄積層を有して垂直及び水平方向に
画素単位で2次元配列された複数個のセンサ部と、これ
らセンサ部から垂直列毎に読み出された信号電荷を垂直
方向に転送する垂直転送部とを具備し、複数個のセンサ
部の正孔蓄積層を垂直列毎に繋ぐように、正孔蓄積層と
同導電型の高濃度の付加領域を各センサ部間に形成した
構成となっている。
部表面の正孔蓄積層を、センサ部の暗電流を減らすとい
う目的の他に、ホールの通り道として利用するために、
垂直方向における各センサ部間に、正孔蓄積層と同導電
型の高濃度の付加領域を形成し、光電変換によって発生
したホールの通り道を確保することで、ホール電流に対
する抵抗を下げる。
純物濃度を高くする必要がないことから、垂直転送部の
取扱い電荷量の減少や、電子シャッタ動作の際の基板パ
ルスの振幅の増大という問題を生ずることなく、大光量
入射時のセンサ部の取扱い電荷量の異常増加を抑制でき
る。
細に説明する。本発明は、HAD(正孔蓄積ダイオード
)構造のセンサ部を備えたCCD固体撮像装置に適応さ
れ、このCCD固体撮像装置の撮像部におけるセンサ部
の構造に特徴を有するものである。
部における1画素分のセンサ部の構成図であり、図1(
a)に1画素分の平面構造を、図1(b)に図1(a)
のY‐Y線断面構造をそれぞれ示している。また、図2
(a)に図1(a)のX‐X線断面構造を、図2(b)
に図1(a)のY′‐Y′線断面構造をそれぞれ示して
いる。
11上にP型領域12が形成されており、センサ部1は
、このP型領域12の表面領域に形成された浅いP+
型領域よりなる正孔蓄積層13及びこの正孔蓄積層13
の下方に形成されたN型領域よりなる信号電荷蓄積領域
14によって構成されている。また、正孔蓄積層13及
び信号電荷蓄積領域14に隣接してP型のチャネルスト
ップ領域6が形成されている。
垂直方向(Y方向)におけるセンサ部1間には、各セン
サ部1の正孔蓄積層13を垂直列毎に繋ぐように、正孔
蓄積層13と同導電型(P+ 型)の高濃度のHCS(
Heavy Channel Stop)領域19が付
加領域として形成されている。なお、センサ1の正孔蓄
積層13の濃度は、HCS領域19のそれよりも濃い方
が、垂直シフトレジスタ2に悪影響を及ぼさないので好
ましい。
は、チャネルストップ領域6の幅と同一又はそれ以上で
あれば良く、HCS領域19を形成するに当たっては、
図1(a)から特に明らかなように、センサ部1間の全
面に形成しないで、一部分で良く、しかもチャネルスト
ップ領域6に近くかつ垂直シフトレジスタ2からは離れ
た位置に形成するのが好ましい。
チャネルストップ領域6の幅と少なくとも同一であれば
、光電変換により発生したホール電流に対する抵抗を低
減できることは、チャネルストップ領域6の内側にさら
に高濃度のチャネルストップ領域7を形成した構造の従
来装置(図5(a)参照)から明らかであり、またHC
S領域19が垂直シフトレジスタ2に近すぎると、従来
装置の場合と同様に、垂直シフトレジスタ2の取扱い電
荷量の減少が予想されるためである。
表面領域に形成されたN型領域よりなる信号電荷転送領
域15及びその上にシリコン酸化膜SiO2よりなる絶
縁層(図示せず)を介して形成された転送電極16によ
って構成されている。なお、信号電荷の垂直転送をなす
転送電極は、図1から明らかなように、ポリシリコンよ
りなる2層構造の転送電極16,17によって構成され
ている。また、スミアを抑圧するために、垂直シフトレ
ジスタ2の下方、即ち信号電荷転送領域15の下方にP
型領域18が形成されている。
積層13を、センサ部1の暗電流を減らす目的の他に、
光電変換により発生したホールの通り道として利用する
ために、垂直方向における各センサ部1間に、HCS領
域19を付加領域として形成したことにより、光電変換
によって発生したホールの通り道を確保できるため、ホ
ール電流に対する抵抗を十分に低くすることができる。
を高くする必要がないため、垂直シフトレジスタ2の取
扱い電荷量の減少や、センサ部1に蓄積された信号電荷
をシリコン基板11に掃き出す電子シャッタ動作を行う
際にシリコン基板11に印加する基板パルスの振幅の増
大というような問題を生ずることなく、大光量入射時の
センサ部1の取扱い電荷量の異常増加を抑制できること
になる。
正孔蓄積層13を垂直列毎に各センサ部1間で共通に形
成した構成の固体撮像装置が、本願出願人により提案さ
れている(特願平2−309155号明細書参照)。こ
の提案による固体撮像装置の場合には、ポリシリコン電
極16,17を形成する前にセンサ部1の正孔蓄積層1
3を形成しなければならない。そうすると、その後の熱
処理によって高濃度のP+ 層である正孔蓄積層13が
拡散してセンサ部1中のN+ 層が無くなってしまうこ
とから、それを防ぐためには、正孔蓄積層13を形成し
た後のプロセスを十分に拡散を抑えられるように低温化
しなければならなく、その実施は非常に難しい。
場合には、垂直方向における各センサ部1間に、正孔蓄
積層13とは別にHCS領域19を形成する構成となっ
ているため、HCS領域19を形成するプロセスが高温
化されても、センサ部1への影響は極めて少なく、容易
に実施できることになる。
HAD構造のセンサ部を備えた固体撮像装置において、
垂直方向における各センサ部間に、正孔蓄積層と同導電
型の高濃度の付加領域を形成することにより、光電変換
によって発生したホールの通り道を確保し、ホール電流
に対する抵抗を十分に低くしたので、チャネルストップ
領域の不純物濃度を高くする必要がなくなる。
トップ領域の不純物濃度を高くすることに伴う垂直シフ
トレジスタの取扱い電荷量の減少や、電子シャッタ動作
の際の基板パルスの振幅の増大というような問題を生ず
ることなく、大光量入射時のセンサ部の取扱い電荷量の
異常増加を抑制できることになる。
画素分のセンサ部を示す構成図であり、図(a)は1画
素分の平面構造を、図(b)は図(a)のY‐Y線断面
構造をそれぞれ示している。
(a)のX‐X線断面構造を、図(b)は図1(a)の
Y′‐Y′線断面構造をそれぞれ示している。
を概略的に示す構成図である。
の構造を示す断面図であり、図(a)は図4のX‐X線
断面構造を、図(b)は図4のY‐Y線断面構造をそれ
ぞれ示している。
Claims (1)
- 【請求項1】 光電変換により発生した信号電荷を蓄
積する領域上に積層された正孔蓄積層を有して垂直及び
水平方向に画素単位で2次元配列された複数個のセンサ
部と、前記複数個のセンサ部から垂直列毎に読み出され
た信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部とを具備し
、前記複数個のセンサ部の正孔蓄積層を垂直列毎に繋ぐ
ように、前記正孔蓄積層と同導電型の高濃度の付加領域
を各センサ部間に形成したことを特徴とする固体撮像装
置。
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