JPH05315584A - 電荷転送固体撮像素子 - Google Patents
電荷転送固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH05315584A JPH05315584A JP4115603A JP11560392A JPH05315584A JP H05315584 A JPH05315584 A JP H05315584A JP 4115603 A JP4115603 A JP 4115603A JP 11560392 A JP11560392 A JP 11560392A JP H05315584 A JPH05315584 A JP H05315584A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shift register
- vertical shift
- type
- conductivity type
- photodiode
- 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.)
- Withdrawn
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Abstract
(57)【要約】
【目的】スミアが少なく、感度のよい電荷転送固体撮像
素子を提供すること。 【構成】垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８と、このＮ
型ウエル８上面とトランスファゲート領域４の上面にポ
リシリコンの転送電極９を、酸化膜６を介して共通に設
けた垂直シフトレジスタ部をＰ型ウエル２に埋め込み、
低濃度Ｎ型領域１０をもつホトダイオード部表面と転送
電極９の表面をほぼ同じ高さの平坦面にし、垂直シフト
レジスト部上面を覆う遮光膜１１のホトダイオード部上
面における開口を、斜め方向から垂直シフトレジスト部
へ入る入射光無しに、周辺ぎりぎりまで広げることが出
来る。
素子を提供すること。 【構成】垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８と、このＮ
型ウエル８上面とトランスファゲート領域４の上面にポ
リシリコンの転送電極９を、酸化膜６を介して共通に設
けた垂直シフトレジスタ部をＰ型ウエル２に埋め込み、
低濃度Ｎ型領域１０をもつホトダイオード部表面と転送
電極９の表面をほぼ同じ高さの平坦面にし、垂直シフト
レジスト部上面を覆う遮光膜１１のホトダイオード部上
面における開口を、斜め方向から垂直シフトレジスト部
へ入る入射光無しに、周辺ぎりぎりまで広げることが出
来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電荷転送固体撮像素子に
関し、特にその単位セルの構造に関する。
関し、特にその単位セルの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体集積回路技術の急速な発展を
背景に、電荷転送固体撮像素子（２次元ＣＣＤイメージ
センサ）を用いた家庭用ビデオカメラの商品化が活発に
なっている。さらに２次元ＣＣＤイメージセンサは放送
用のニュース取材用カメラとしても使用されるようにな
ってきており、さらに高性能化を目指して開発が進めら
れている。
背景に、電荷転送固体撮像素子（２次元ＣＣＤイメージ
センサ）を用いた家庭用ビデオカメラの商品化が活発に
なっている。さらに２次元ＣＣＤイメージセンサは放送
用のニュース取材用カメラとしても使用されるようにな
ってきており、さらに高性能化を目指して開発が進めら
れている。
【０００３】図４は従来の２次元ＣＣＤイメージセンサ
の単位セルの断面図である。図において、１はＮ型シリ
コン基板、２はＮ型基板１の上層側のＰ型ウエルであ
り、Ｐ型ウエル２に選択的にホトダイオード部低濃度Ｎ
型領域１０が設けられ、Ｎ型領域１０に隣接するトラン
スファゲート領域４を間にはさんで、Ｐ型ウエル２に選
択的に垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８が設けられて
いる。また、トランスファゲート領域４およびＮ型ウエ
ル８の上面共通に、酸化膜６を介してポリシリコンの転
送電極９が設けられ、さらに、転送電極９の上面は遮光
膜１１で覆われている。また、ホトダイオード部Ｎ型領
域１０の左側および垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８
の右側にはチャネルストッパ７が設けられている。な
お、１４は集光レンズである。
の単位セルの断面図である。図において、１はＮ型シリ
コン基板、２はＮ型基板１の上層側のＰ型ウエルであ
り、Ｐ型ウエル２に選択的にホトダイオード部低濃度Ｎ
型領域１０が設けられ、Ｎ型領域１０に隣接するトラン
スファゲート領域４を間にはさんで、Ｐ型ウエル２に選
択的に垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８が設けられて
いる。また、トランスファゲート領域４およびＮ型ウエ
ル８の上面共通に、酸化膜６を介してポリシリコンの転
送電極９が設けられ、さらに、転送電極９の上面は遮光
膜１１で覆われている。また、ホトダイオード部Ｎ型領
域１０の左側および垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８
の右側にはチャネルストッパ７が設けられている。な
お、１４は集光レンズである。
【０００４】このような２次元ＣＣＤイメージセンサに
おいて、画質を損うものとしてスミア現象がある。この
スミアの発生原因としては、強輝度の光入射によってホ
トダイオード部低濃度Ｎ型領域１０の直下で発生した電
荷が、拡散により垂直シフトレジスタ部に入ることと、
斜め入射光によって直接垂直シフトレジスタ部に電荷が
生じること、および、同じ斜め入射光によりトランスフ
ァゲート直下およびホトダイオード部と垂直シフトレジ
スタ部との間を分離するチャネルストッパのＰ型ウエル
で発生した電荷が拡散により垂直シフトレジスタ部に入
ることが挙げられる。
おいて、画質を損うものとしてスミア現象がある。この
スミアの発生原因としては、強輝度の光入射によってホ
トダイオード部低濃度Ｎ型領域１０の直下で発生した電
荷が、拡散により垂直シフトレジスタ部に入ることと、
斜め入射光によって直接垂直シフトレジスタ部に電荷が
生じること、および、同じ斜め入射光によりトランスフ
ァゲート直下およびホトダイオード部と垂直シフトレジ
スタ部との間を分離するチャネルストッパのＰ型ウエル
で発生した電荷が拡散により垂直シフトレジスタ部に入
ることが挙げられる。
【０００５】このスミア対策として従来では、垂直シフ
トレジスタ部に直接入射光が入らないように、垂直シフ
トレジスタ部上の転送電極の上部および周辺部を遮光膜
で覆う方法、遮光膜をホトダイオード部上面にできるだ
け近づけること、遮光膜をホトダイオード部の周辺部に
入り込ませ、斜めからの入射光を防ぐ方法がとられてい
た。
トレジスタ部に直接入射光が入らないように、垂直シフ
トレジスタ部上の転送電極の上部および周辺部を遮光膜
で覆う方法、遮光膜をホトダイオード部上面にできるだ
け近づけること、遮光膜をホトダイオード部の周辺部に
入り込ませ、斜めからの入射光を防ぐ方法がとられてい
た。
【０００６】そのため図４の従来例では、垂直シフトレ
ジスタ部上部のポリシリコン転送電極９の上部および周
辺部を覆っている遮光膜１１が、ホトダイオード部の上
部に近づけるように層間絶縁膜１２を薄くし、ホトダイ
オード部側にせり出し、斜めからの入射光を遮るように
していた。
ジスタ部上部のポリシリコン転送電極９の上部および周
辺部を覆っている遮光膜１１が、ホトダイオード部の上
部に近づけるように層間絶縁膜１２を薄くし、ホトダイ
オード部側にせり出し、斜めからの入射光を遮るように
していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のセル構造
では、垂直シフトレジスタ部のポリシリコンの転送電極
上面および周辺部を遮光膜で覆うのに、前記電極の段差
で段切れを起こさないようにするため層間膜絶縁膜の膜
厚を厚くしている。その結果遮光膜１１がホトダイオー
ド部側にせり出し、そのため、ホトダイオード部開口が
狭くなり、その分ホトダイオード部の感度が低下すると
いう問題がある。
では、垂直シフトレジスタ部のポリシリコンの転送電極
上面および周辺部を遮光膜で覆うのに、前記電極の段差
で段切れを起こさないようにするため層間膜絶縁膜の膜
厚を厚くしている。その結果遮光膜１１がホトダイオー
ド部側にせり出し、そのため、ホトダイオード部開口が
狭くなり、その分ホトダイオード部の感度が低下すると
いう問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題に対し本発明で
は、垂直シフトレジスタ部をＰ型ウエルに埋め込むこと
により、垂直シフトレジスタ部の転送電極上面が、隣り
合わせのホトダイオード部上面とほぼ同じ高さ、また
は、それより低い構造にし、よって、前記垂直シフトレ
ジスタ部上面を覆う遮光膜をホトダイオード部上部にせ
り出さなくとも、垂直シフトレジスタ部に斜め方向から
入射する光を完全に防ぐとともに、前記せり出しがない
分ホトダイオード部開口を広くでき、入射光量の増加に
より感度増大を得ている。
は、垂直シフトレジスタ部をＰ型ウエルに埋め込むこと
により、垂直シフトレジスタ部の転送電極上面が、隣り
合わせのホトダイオード部上面とほぼ同じ高さ、また
は、それより低い構造にし、よって、前記垂直シフトレ
ジスタ部上面を覆う遮光膜をホトダイオード部上部にせ
り出さなくとも、垂直シフトレジスタ部に斜め方向から
入射する光を完全に防ぐとともに、前記せり出しがない
分ホトダイオード部開口を広くでき、入射光量の増加に
より感度増大を得ている。
【０００９】
【実施例】つぎに図面を参照して本発明を説明する。図
１は本発明の一実施例の単位セルの断面図である。図に
おいて、一導電型、例えばＮ型のシリコン基板１、反対
導電型、例えばＰ型のウエル２、ホトダイオード部低濃
度Ｎ型領域１０、Ｐ型チャネルストッパ７などは図４の
従来例と同様である。ただし本例では、トランスファゲ
ート領域４、垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８、トラ
ンスファゲート領域４の上面とＮ型ウエル８上面に共通
に、酸化膜６を介して設けられた転送電極９を含む垂直
シフトレジスタ部がＰ型ウエル２の中に埋め込まれて、
転送電極９の上面がホトダイオード部の上面とほぼ同じ
面上にある。しかして、垂直シフトレジスタ部上面を覆
う遮光膜１１はホトダイオード部開口周辺ぎりぎりまで
迫って設けられている。
１は本発明の一実施例の単位セルの断面図である。図に
おいて、一導電型、例えばＮ型のシリコン基板１、反対
導電型、例えばＰ型のウエル２、ホトダイオード部低濃
度Ｎ型領域１０、Ｐ型チャネルストッパ７などは図４の
従来例と同様である。ただし本例では、トランスファゲ
ート領域４、垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル８、トラ
ンスファゲート領域４の上面とＮ型ウエル８上面に共通
に、酸化膜６を介して設けられた転送電極９を含む垂直
シフトレジスタ部がＰ型ウエル２の中に埋め込まれて、
転送電極９の上面がホトダイオード部の上面とほぼ同じ
面上にある。しかして、垂直シフトレジスタ部上面を覆
う遮光膜１１はホトダイオード部開口周辺ぎりぎりまで
迫って設けられている。
【００１０】このような本発明の２次元ＣＣＤイメージ
センサの製造方法について図２（Ａ）〜（Ｃ）、図３
（Ｄ）〜（Ｆ）により説明する。まず図２（Ａ）におい
て、Ｎ型シリコン基板１上にレジストをマスクにしたボ
ロンのイオン注入により、Ｐ型ウエル２を形成する。つ
ぎに基板を熱酸化して酸化膜を形成後、酸化膜の上に窒
化膜３を成長させる。つぎにホトリソグラフィ技術とエ
ッチングを用いてホトダイオード部となる部分の上面の
窒化膜３を部分的に残してその他の窒化膜を除去する。
つぎに窒化膜３が酸化しない事を利用して、窒化膜領域
３以外のＰ型ウエル２のシリコンの長時間の熱酸化によ
り厚いフィールド酸化膜５を形成する。
センサの製造方法について図２（Ａ）〜（Ｃ）、図３
（Ｄ）〜（Ｆ）により説明する。まず図２（Ａ）におい
て、Ｎ型シリコン基板１上にレジストをマスクにしたボ
ロンのイオン注入により、Ｐ型ウエル２を形成する。つ
ぎに基板を熱酸化して酸化膜を形成後、酸化膜の上に窒
化膜３を成長させる。つぎにホトリソグラフィ技術とエ
ッチングを用いてホトダイオード部となる部分の上面の
窒化膜３を部分的に残してその他の窒化膜を除去する。
つぎに窒化膜３が酸化しない事を利用して、窒化膜領域
３以外のＰ型ウエル２のシリコンの長時間の熱酸化によ
り厚いフィールド酸化膜５を形成する。
【００１１】つぎに図２（Ｂ）のように、窒化膜３をマ
スクにしてフィールド酸化膜５をエッチングで除去す
る。それから異方性エッチングでＰ型ウエルの溝掘り
（トレンチ）を行い、ホトダイオード部を台地状に残
す。この溝はこの後で形成するポリシリコンの転送電極
膜が埋め込まれる深さ、約５０００オングストロームの
深さに溝掘りする。この溝掘り工程は、既にフィールド
酸化膜のエッチングで段差がついているので、他のＩＣ
製品などで行う異方性エッチングに比べ少量のエッチン
グで済む。
スクにしてフィールド酸化膜５をエッチングで除去す
る。それから異方性エッチングでＰ型ウエルの溝掘り
（トレンチ）を行い、ホトダイオード部を台地状に残
す。この溝はこの後で形成するポリシリコンの転送電極
膜が埋め込まれる深さ、約５０００オングストロームの
深さに溝掘りする。この溝掘り工程は、既にフィールド
酸化膜のエッチングで段差がついているので、他のＩＣ
製品などで行う異方性エッチングに比べ少量のエッチン
グで済む。
【００１２】つぎに図２（Ｃ）のように、熱酸化により
全面に酸化膜６を形成した後、窒化膜３を除去し、それ
から、ホトリソグラフィ技術で形成したレジスト膜パタ
ーンをマスクにしてボロンのイオン注入によりチャネル
ストッパ７を形成する。同様に、レジストパターンをマ
スクにしてリンのイオン注入により、垂直シフトレジス
タ部のＮ型ウエル８を形成する。
全面に酸化膜６を形成した後、窒化膜３を除去し、それ
から、ホトリソグラフィ技術で形成したレジスト膜パタ
ーンをマスクにしてボロンのイオン注入によりチャネル
ストッパ７を形成する。同様に、レジストパターンをマ
スクにしてリンのイオン注入により、垂直シフトレジス
タ部のＮ型ウエル８を形成する。
【００１３】つぎに図３（Ｄ）のように、ポリシリコン
を全面に成長させ、このポリシリコンの低抵抗化のため
にリンのイオン注入を行った後、台地に乗っているポリ
シリコンをエッチング除去する。このことにより、ホト
ダイオード部表面の高さと垂直シフトレジスト部のポリ
シリコン転送電極９表面の高さがほぼ一致する。ここで
垂直シフトレジスト部の転送電極９をマスクにしたリン
のイオン注入により、ホトダイオード部の低濃度Ｎ型領
域１０を形成する。
を全面に成長させ、このポリシリコンの低抵抗化のため
にリンのイオン注入を行った後、台地に乗っているポリ
シリコンをエッチング除去する。このことにより、ホト
ダイオード部表面の高さと垂直シフトレジスト部のポリ
シリコン転送電極９表面の高さがほぼ一致する。ここで
垂直シフトレジスト部の転送電極９をマスクにしたリン
のイオン注入により、ホトダイオード部の低濃度Ｎ型領
域１０を形成する。
【００１４】このようにしてセル全体の平坦化がなされ
たことになる。つぎに図３（Ｅ）のように、ボロンのイ
オン注入により、チャネルストッパ７につながるホトダ
イオード部表面安定化の高濃度Ｐ型シールド層１３を形
成する。それから、図３（Ｆ）のように、タングステン
・シリサイドの蒸着により、ホトダイオード部の上部開
口をあけた遮光膜１１を形成する。
たことになる。つぎに図３（Ｅ）のように、ボロンのイ
オン注入により、チャネルストッパ７につながるホトダ
イオード部表面安定化の高濃度Ｐ型シールド層１３を形
成する。それから、図３（Ｆ）のように、タングステン
・シリサイドの蒸着により、ホトダイオード部の上部開
口をあけた遮光膜１１を形成する。
【００１５】このような製造工程では、図３（Ｄ）の工
程段階で表面が平坦化されているため、従来の製造工程
で遮光膜形成前に行っていた層間絶縁膜による平坦化工
程は不要となり、ホトダイオード部上部周辺まで一杯に
広く開口をあけて遮光膜１１が形成される。
程段階で表面が平坦化されているため、従来の製造工程
で遮光膜形成前に行っていた層間絶縁膜による平坦化工
程は不要となり、ホトダイオード部上部周辺まで一杯に
広く開口をあけて遮光膜１１が形成される。
【００１６】なお上記実施例の説明では、Ｎ型を一導電
型、Ｐ型を反対導電型として説明したが、一導電型がＰ
型、反対導電型がＮ型であっても本発明が同様に成り立
つのはいうまでもない。
型、Ｐ型を反対導電型として説明したが、一導電型がＰ
型、反対導電型がＮ型であっても本発明が同様に成り立
つのはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、垂直シ
フトレジスタ部をシリコン基板中に埋め込むことによ
り、垂直シフトレジスタ部の転送電極表面の高さとホト
ダイオード部表面の高さをほぼ一致させているので、従
来の層間膜絶縁膜による平坦化なしで、ホトダイオード
部上部の開口を広くとった遮光膜とすることができ、こ
の開口面積が広がることによって、感度が１．２倍程度
増加された。また層間絶縁膜が無いため、遮光膜がホト
ダイオード部表面により近付けることができてスミアも
改善された。
フトレジスタ部をシリコン基板中に埋め込むことによ
り、垂直シフトレジスタ部の転送電極表面の高さとホト
ダイオード部表面の高さをほぼ一致させているので、従
来の層間膜絶縁膜による平坦化なしで、ホトダイオード
部上部の開口を広くとった遮光膜とすることができ、こ
の開口面積が広がることによって、感度が１．２倍程度
増加された。また層間絶縁膜が無いため、遮光膜がホト
ダイオード部表面により近付けることができてスミアも
改善された。
【図１】本発明の一実施例に係る電荷転送固体撮像素子
単位セルの断面図である。
単位セルの断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示す単位セルの製造工
程について説明するための工程順の断面図である。
程について説明するための工程順の断面図である。
【図３】（Ｄ）〜（Ｆ）は図１に示す単位セルの製造工
程について説明するための工程順の断面図である。
程について説明するための工程順の断面図である。
【図４】従来の電荷転送固体撮像素子単位セルの断面図
である。
である。
１ Ｎ型シリコン基板 ２ Ｐ型ウエル ４ トランスファゲート領域 ６ 酸化膜 ７ チャネルストッパ ８ 垂直シフトレジスタ部Ｎ型ウエル ９ ポリシリコン転送電極 １０ ホトダイオード部Ｎ型領域 １１ 遮光膜 １３ 表面安定化シールド層
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎ型またはＰ型の一導電型の半導体基板
の上層側の反対導電型（Ｐ型またはＮ型）ウエルに選択
的に形成された低濃度一導電型領域をもつホトダイオー
ド部と、前記ホトダイオード部低濃度一導電型領域に隣
接するトランスファゲート領域を間にはさんで前記反対
導電型ウエル内に設けられた一導電型ウエルと、前記ト
ランスファゲート領域ならびに前記一導電型ウエルの上
面共通に絶縁膜を介して設けられた転送電極とをもつ垂
直シフトレジスタ部と、前記垂直シフトレジスタ部の上
面を覆う遮光膜とを有する単位セルがアレイ状に配置さ
れてなる電荷転送固体撮像素子において、前記垂直シフ
トレジスタ部が前記反対導電型ウエルに埋め込まれ、か
つ、その表面が前記ホトダイオード部表面とほぼ同じ高
さまたはそれより低くされていることを特徴とする電荷
転送固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4115603A JPH05315584A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 電荷転送固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4115603A JPH05315584A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 電荷転送固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315584A true JPH05315584A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14666721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4115603A Withdrawn JPH05315584A (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 電荷転送固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05315584A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7595214B2 (en) | 2003-04-02 | 2009-09-29 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device and manufacturing method for the same |
| JP4714998B2 (ja) * | 2001-02-14 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP4115603A patent/JPH05315584A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4714998B2 (ja) * | 2001-02-14 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| US7595214B2 (en) | 2003-04-02 | 2009-09-29 | Sony Corporation | Solid-state image pickup device and manufacturing method for the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |