JPH05211322A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH05211322A JPH05211322A JP3296877A JP29687791A JPH05211322A JP H05211322 A JPH05211322 A JP H05211322A JP 3296877 A JP3296877 A JP 3296877A JP 29687791 A JP29687791 A JP 29687791A JP H05211322 A JPH05211322 A JP H05211322A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- impurity layer
- photoelectric conversion
- type
- type impurity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】分光感度特性を保ちながら光電変換部における
信号電荷の蓄積容量を増加させ、飽和出力電圧を向上さ
せる。 【構成】光電変換部１のＮ型不純物層４を、拡散係数が
異なる二つの元素により下層のＮ型中濃度層５と上層の
Ｎ+ 型高濃度層６とで二層に構成する。光電変換部のポ
テンシャルは基板表面近くで最大になり、空乏層の容量
が増加し、飽和出力電圧が向上する。また、Ｎ型不純物
層４は従来と同様の深さに形成しているため、不純物層
よりも深い位置に到達した入射光による光電変換電荷を
信号電荷として捕えることも可能である。
信号電荷の蓄積容量を増加させ、飽和出力電圧を向上さ
せる。 【構成】光電変換部１のＮ型不純物層４を、拡散係数が
異なる二つの元素により下層のＮ型中濃度層５と上層の
Ｎ+ 型高濃度層６とで二層に構成する。光電変換部のポ
テンシャルは基板表面近くで最大になり、空乏層の容量
が増加し、飽和出力電圧が向上する。また、Ｎ型不純物
層４は従来と同様の深さに形成しているため、不純物層
よりも深い位置に到達した入射光による光電変換電荷を
信号電荷として捕えることも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関し、特
に電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像素子に関す
る。
に電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いた固体撮像素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の固体撮像素子、例えばＣＣ
Ｄラインセンサの光電変換部の断面図である。同図にお
いて、３はＰ型シリコン基板、４はＮ型不純物層、７は
Ｐ+ 型不純物層、８は各領域を分離するＰ++型チャネル
ストッパ、９は埋込みチャネルＣＣＤ部のＮ- 型不純物
層、１０は絶縁膜、１１はトランスファゲート電極、１
２はＣＣＤレジスタ電極である。
Ｄラインセンサの光電変換部の断面図である。同図にお
いて、３はＰ型シリコン基板、４はＮ型不純物層、７は
Ｐ+ 型不純物層、８は各領域を分離するＰ++型チャネル
ストッパ、９は埋込みチャネルＣＣＤ部のＮ- 型不純物
層、１０は絶縁膜、１１はトランスファゲート電極、１
２はＣＣＤレジスタ電極である。
【０００３】Ｎ型不純物層４とＰ+ 型不純物層７とその
周囲のＰ型シリコン基板３で光電変換部１を構成し、Ｎ
- 型不純物層９とトランスファゲート電極１１とＣＣＤ
レジスタ電極１２で電荷転送部（電荷結合部）２を構成
している。
周囲のＰ型シリコン基板３で光電変換部１を構成し、Ｎ
- 型不純物層９とトランスファゲート電極１１とＣＣＤ
レジスタ電極１２で電荷転送部（電荷結合部）２を構成
している。
【０００４】図４は図３のＣＣＤラインセンサの動作を
説明するためのポテンシャル図である。ｔ＝ｔ1 のと
き、Ｎ型不純物層４およびその周囲の空乏層内に入射し
た光は、ここで光電変換されて信号電荷となり、光電変
換部１に蓄積される。このときトランスファゲート電極
１１直下のポテンシャルは光電変換部１のポテンシャル
よりも小さい。
説明するためのポテンシャル図である。ｔ＝ｔ1 のと
き、Ｎ型不純物層４およびその周囲の空乏層内に入射し
た光は、ここで光電変換されて信号電荷となり、光電変
換部１に蓄積される。このときトランスファゲート電極
１１直下のポテンシャルは光電変換部１のポテンシャル
よりも小さい。
【０００５】ｔ＝ｔ2 のとき、トランスファゲート電極
１１直下のポテンシャルは光電変換部１のポテンシャル
よりも大きくなり、光電変換部１に蓄積されていた信号
電荷はトランスファゲート電極１１の直下を通って電荷
転送部２へ送り込まれる。
１１直下のポテンシャルは光電変換部１のポテンシャル
よりも大きくなり、光電変換部１に蓄積されていた信号
電荷はトランスファゲート電極１１の直下を通って電荷
転送部２へ送り込まれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の構造で
は、入射光を光電変換するＮ型不純物層４を深く形成し
た時、光電変換部１の基板表面からの空乏層の幅が広が
り、光電変換部の電荷蓄積容量が小さくなるため、飽和
信号電荷量が少ないという問題がある。
は、入射光を光電変換するＮ型不純物層４を深く形成し
た時、光電変換部１の基板表面からの空乏層の幅が広が
り、光電変換部の電荷蓄積容量が小さくなるため、飽和
信号電荷量が少ないという問題がある。
【０００７】逆に、Ｎ型不純物層４の空乏化ポテンシャ
ルを同一で浅く形成すると、幅が狭くなり、この不純物
層より深い位置に到達した入射光による光電変換電荷を
信号電荷として捕えることが困難になり、感度の劣化を
招く。
ルを同一で浅く形成すると、幅が狭くなり、この不純物
層より深い位置に到達した入射光による光電変換電荷を
信号電荷として捕えることが困難になり、感度の劣化を
招く。
【０００８】本発明の目的は、感度の劣化および飽和信
号電荷量の低下を防止した固体撮像素子を提供すること
にある。
号電荷量の低下を防止した固体撮像素子を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一導電
型の半導体基板に逆導電型の不純物層を形成し、かつこ
の不純物層の表面部に一導電型の不純物層を形成した光
電変換部を備える固体撮像素子において、一導電型の不
純物層下の逆導電型の不純物層は二つの異なる不純物元
素を逆導電型の不純物として含んでいる固体撮像素子を
得る。
型の半導体基板に逆導電型の不純物層を形成し、かつこ
の不純物層の表面部に一導電型の不純物層を形成した光
電変換部を備える固体撮像素子において、一導電型の不
純物層下の逆導電型の不純物層は二つの異なる不純物元
素を逆導電型の不純物として含んでいる固体撮像素子を
得る。
【００１０】
【作用】本発明によれば、光電変換部の逆導電型の不純
物層を所要の深さに形成し、かつその上層を高濃度に形
成することで、基板内における入射光に対する感度特性
を犠牲にすることなく、電荷蓄積容量を増大することが
できる。
物層を所要の深さに形成し、かつその上層を高濃度に形
成することで、基板内における入射光に対する感度特性
を犠牲にすることなく、電荷蓄積容量を増大することが
できる。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１は本発明の一実施例の断面図である。
同図において、１は光電変換部であり、ここではＰ型シ
リコン基板３にＮ型不純物層４を形成している。このＮ
型不純物層４は下層のＮ型中濃度層５と、上層のＮ+ 型
高濃度層６とで二層に構成している。また、このＮ型不
純物層４の表面部にはＰ+ 型不純物層７と、各領域を分
離するＰ++型チャネルストッパ８とを形成している。
同図において、１は光電変換部であり、ここではＰ型シ
リコン基板３にＮ型不純物層４を形成している。このＮ
型不純物層４は下層のＮ型中濃度層５と、上層のＮ+ 型
高濃度層６とで二層に構成している。また、このＮ型不
純物層４の表面部にはＰ+ 型不純物層７と、各領域を分
離するＰ++型チャネルストッパ８とを形成している。
【００１３】一方、Ｎ型不純物層４と隣接する位置に
は、電荷転送部（電荷結合部）２が構成され、Ｐ型シリ
コン基板３に埋込みチャネルＣＣＤ部としてのＮ- 型不
純物層９を形成している。そして、Ｐ型シリコン基板３
の表面に絶縁膜１０を形成し、この上にトランスファゲ
ート電極１１とＣＣＤレジスタ電極１２を形成してい
る。
は、電荷転送部（電荷結合部）２が構成され、Ｐ型シリ
コン基板３に埋込みチャネルＣＣＤ部としてのＮ- 型不
純物層９を形成している。そして、Ｐ型シリコン基板３
の表面に絶縁膜１０を形成し、この上にトランスファゲ
ート電極１１とＣＣＤレジスタ電極１２を形成してい
る。
【００１４】図２は図１の素子の製造工程を示す断面図
である。
である。
【００１５】まず、図２（ａ）のように、Ｐ型シリコン
基板３の表面に燐イオン注入領域１３を２．５×１０12
ｃｍ-2のイオン注入により、また、砒素イオン注入領域
１４を１．２×１０12ｃｍ-2のイオン注入により形成す
る。このとき、燐イオン注入領域１３上層側の砒素イオ
ン注入領域１４は、砒素イオン濃度が加算されてＮ+型
となる。
基板３の表面に燐イオン注入領域１３を２．５×１０12
ｃｍ-2のイオン注入により、また、砒素イオン注入領域
１４を１．２×１０12ｃｍ-2のイオン注入により形成す
る。このとき、燐イオン注入領域１３上層側の砒素イオ
ン注入領域１４は、砒素イオン濃度が加算されてＮ+型
となる。
【００１６】次に、図２（ｂ）のように、燐と砒素をＰ
型シリコン基板３内に拡散させて、燐原子と砒素原子の
拡散係数の違いによりＮ型中濃度層５を深さ１．２μｍ
に、Ｎ+ 型高濃度層６を深さ０．４μｍに形成する。こ
れによりＮ型不純物層４は、上層のＮ+ 型高濃度層６と
下層のＮ型中濃度層５とで２層に構成される。
型シリコン基板３内に拡散させて、燐原子と砒素原子の
拡散係数の違いによりＮ型中濃度層５を深さ１．２μｍ
に、Ｎ+ 型高濃度層６を深さ０．４μｍに形成する。こ
れによりＮ型不純物層４は、上層のＮ+ 型高濃度層６と
下層のＮ型中濃度層５とで２層に構成される。
【００１７】以下、図示は省略するが、Ｐ+ 型不純物層
７，Ｐ++型チャネルストッパ８，絶縁膜１０，トランス
ファゲート電極１１，ＣＣＤレジスタ電極１２を形成す
ることで、図１の構成を得ることができる。
７，Ｐ++型チャネルストッパ８，絶縁膜１０，トランス
ファゲート電極１１，ＣＣＤレジスタ電極１２を形成す
ることで、図１の構成を得ることができる。
【００１８】この構成によれば、光電変換動作および電
荷転送動作は図３に示した従来例の場合と同じである
が、ここでは光電変換部１を構成するＮ型不純物層４を
所要の深さに形成するとともに、その上層部にＮ+ 型高
濃度層６を形成してその不純物濃度を高めているので、
ポテンシャル井戸の最深部が基板表面近くに位置するこ
とになり、空乏層の容量が増加し、従来と比較して飽和
出力電圧が向上する。また、Ｎ型不純物層４は従来と同
様の深さに形成しているため、深い位置に到達した入射
光による光電変換電荷を信号電荷として捕えることも可
能である。
荷転送動作は図３に示した従来例の場合と同じである
が、ここでは光電変換部１を構成するＮ型不純物層４を
所要の深さに形成するとともに、その上層部にＮ+ 型高
濃度層６を形成してその不純物濃度を高めているので、
ポテンシャル井戸の最深部が基板表面近くに位置するこ
とになり、空乏層の容量が増加し、従来と比較して飽和
出力電圧が向上する。また、Ｎ型不純物層４は従来と同
様の深さに形成しているため、深い位置に到達した入射
光による光電変換電荷を信号電荷として捕えることも可
能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光電変
換部を構成する不純物層を拡散係数等が異なる二つの不
純物元素により形成することで下層の中濃度層と、上層
の高濃度層とで二層に構成しているので、基板内深い部
分で光電変換される入射光に対する感度特性を犠牲にす
るこなく、光電変換部における信号電荷の蓄積容量を増
加させることができる。これにより、所要の分光感度特
性を保ちながら、飽和出力電圧を向上させるという効果
がある。
換部を構成する不純物層を拡散係数等が異なる二つの不
純物元素により形成することで下層の中濃度層と、上層
の高濃度層とで二層に構成しているので、基板内深い部
分で光電変換される入射光に対する感度特性を犠牲にす
るこなく、光電変換部における信号電荷の蓄積容量を増
加させることができる。これにより、所要の分光感度特
性を保ちながら、飽和出力電圧を向上させるという効果
がある。
【図１】本発明の一実施例の断面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の構造を得
るための製造工程の主要部を示す縦断面図。
るための製造工程の主要部を示す縦断面図。
【図３】従来の固体撮像素子の縦断面図。
【図４】ＣＣＤの動作を説明するポテンシャル図。
１ 光電変換部 ２ 電荷転送部 ３ Ｐ型シリコン基板 ４ Ｎ型不純物層 ５ Ｎ型中濃度層 ６ Ｎ+ 型高濃度層 ７ Ｐ+ 型不純物層 ８ Ｐ++型チャネルストッパ ９ Ｎ- 型不純物層 １０ 絶縁膜 １１ トランスファゲート電極 １２ ＣＣＤレジスタ電極 １３ 燐イオン注入領域 １４ 砒素イオン注入領域
Claims (1)
- 【請求項１】 一導電型の半導体基板に逆導電型の不純
物層を形成し、かつこの不純物層の表面部に一導電型の
不純物層を形成した光電変換部を備える固体撮像素子に
おいて、前記一導電型の不純物層下の前記逆導電型の不
純物層は前記逆導電型の二つの異なる不純物元素により
形成されてい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 |
|---|---|---|---|
| JP3296877A JPH05211322A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296877A JPH05211322A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211322A true JPH05211322A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=17839323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3296877A Pending JPH05211322A (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211322A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012004193A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法、撮像装置 |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP3296877A patent/JPH05211322A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012004193A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法、撮像装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991214 |