JPH0590558A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0590558A JPH0590558A JP3282125A JP28212591A JPH0590558A JP H0590558 A JPH0590558 A JP H0590558A JP 3282125 A JP3282125 A JP 3282125A JP 28212591 A JP28212591 A JP 28212591A JP H0590558 A JPH0590558 A JP H0590558A
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- solid
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- epitaxial silicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】長波長光に対する空間解像度が良好で、かつ感
度の均一性が良好な固体撮像装置を得る。 【構成】ｐ型シリコン基板１上に形成された低抵抗ｐ型
エピタキシャル層２と、該低抵抗ｐ型エピタキシャル層
２上に形成されたｐ型エピタキシャル層３とで、入射光
を吸収する構成とした。
度の均一性が良好な固体撮像装置を得る。 【構成】ｐ型シリコン基板１上に形成された低抵抗ｐ型
エピタキシャル層２と、該低抵抗ｐ型エピタキシャル層
２上に形成されたｐ型エピタキシャル層３とで、入射光
を吸収する構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は固体撮像装置に関し、
特に、長波長光に対する空間解像度が良好で、かつ感度
の均一性が良好な固体撮像装置の基板構造に関するもの
である。
特に、長波長光に対する空間解像度が良好で、かつ感度
の均一性が良好な固体撮像装置の基板構造に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図３はＣＣＤを用いたリニアイメージセ
ンサの構成を示す図であり、図において、４０は光電変
換を行う画素、１０１は電荷転送部、１０２は読み出し
ゲート、１０３は出力アンプである。
ンサの構成を示す図であり、図において、４０は光電変
換を行う画素、１０１は電荷転送部、１０２は読み出し
ゲート、１０３は出力アンプである。
【０００３】また、図３のＡ−Ａ′での断面を図４に示
す。図４は、例えば文献１“A Method for Improving t
he Spatial Resolution ofFrontside-IlluminatedCCD's
”(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES；VOL.ED-
28, No.3, p.251-256；1981；MORLEY M. BLOUKE, DAVID
A. ROBINSON 著）に示された従来の固体撮像装置であ
り、図において、３１は抵抗率が０．０５Ωcmである低
抵抗ｐ型シリコン基板、３２は層厚が３０μｍ以下で抵
抗率が１０〜２５Ωcmであるｐ型エピタキシャル層、３
３はｎ型シリコン領域である。
す。図４は、例えば文献１“A Method for Improving t
he Spatial Resolution ofFrontside-IlluminatedCCD's
”(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES；VOL.ED-
28, No.3, p.251-256；1981；MORLEY M. BLOUKE, DAVID
A. ROBINSON 著）に示された従来の固体撮像装置であ
り、図において、３１は抵抗率が０．０５Ωcmである低
抵抗ｐ型シリコン基板、３２は層厚が３０μｍ以下で抵
抗率が１０〜２５Ωcmであるｐ型エピタキシャル層、３
３はｎ型シリコン領域である。
【０００４】次に、従来の固体撮像装置の動作について
説明する。画素４０はｐ型エピタキシャル層３２中にｎ
型の拡散層（ｎ型シリコン領域３３）を形成して作られ
る。この画素４０に入射した光は半導体中で電子と正孔
の対を生成し、そのうちの電子がｎ型シリコン領域３３
に集められる。このｎ型シリコン領域３３に蓄らえれた
電子は所定の時間間隔ごとに読み出しゲート１０２を通
って、全画素４０が同時に電荷転送部１０１に移され
る。この時、画素４０部のｎ型シリコン領域３３は、ｐ
型エピタキシャル層３２に対し正の一定値にバイアスさ
れ、電子を蓄えられる状態にリセットされる。電荷転送
部１０１に移された電荷は所定のクロックにより出力側
に順次シフトされ、出力アンプ１０３を介して出力され
る。
説明する。画素４０はｐ型エピタキシャル層３２中にｎ
型の拡散層（ｎ型シリコン領域３３）を形成して作られ
る。この画素４０に入射した光は半導体中で電子と正孔
の対を生成し、そのうちの電子がｎ型シリコン領域３３
に集められる。このｎ型シリコン領域３３に蓄らえれた
電子は所定の時間間隔ごとに読み出しゲート１０２を通
って、全画素４０が同時に電荷転送部１０１に移され
る。この時、画素４０部のｎ型シリコン領域３３は、ｐ
型エピタキシャル層３２に対し正の一定値にバイアスさ
れ、電子を蓄えられる状態にリセットされる。電荷転送
部１０１に移された電荷は所定のクロックにより出力側
に順次シフトされ、出力アンプ１０３を介して出力され
る。
【０００５】ここで用いられる固体撮像装置の低抵抗ｐ
型シリコン基板３１は、通常チョクラルスキー法（ＣＺ
法）と呼ばれる単結晶引き上げ法によって製造される。
この方法では、溶融シリコン中から種結晶を回転させな
がら引き上げていく時に種結晶のまわりに結晶を成長さ
せるが、この際、ルツボ内の対流のため固液界面の温度
や不純物濃度のゆらぎが発生し、不純物の分布は不均一
となる。
型シリコン基板３１は、通常チョクラルスキー法（ＣＺ
法）と呼ばれる単結晶引き上げ法によって製造される。
この方法では、溶融シリコン中から種結晶を回転させな
がら引き上げていく時に種結晶のまわりに結晶を成長さ
せるが、この際、ルツボ内の対流のため固液界面の温度
や不純物濃度のゆらぎが発生し、不純物の分布は不均一
となる。
【０００６】図５はＣＺ法の際に生じるシリコン基板
（低抵抗ｐ型シリコン基板３１）の不純物濃度ムラを示
す図で、図において４１はウェハ、４２は該ウェハ４１
上に製造されたイメージセンサチップ、４３は不純物濃
度の高い領域、４４は不純物濃度の低い領域である。図
に示すように、不純物の分布の不均一性は同心円状にあ
らわれる。また図中に示したように、イメージセンサチ
ップ４２内には、不純物濃度の高い領域４３と低い領域
４４とが同一基板内に形成されている。
（低抵抗ｐ型シリコン基板３１）の不純物濃度ムラを示
す図で、図において４１はウェハ、４２は該ウェハ４１
上に製造されたイメージセンサチップ、４３は不純物濃
度の高い領域、４４は不純物濃度の低い領域である。図
に示すように、不純物の分布の不均一性は同心円状にあ
らわれる。また図中に示したように、イメージセンサチ
ップ４２内には、不純物濃度の高い領域４３と低い領域
４４とが同一基板内に形成されている。
【０００７】ところで、シリコンウェハ基板の不純物濃
度が高いところでは、少数キャリア寿命τは短くなって
しまう。
度が高いところでは、少数キャリア寿命τは短くなって
しまう。
【０００８】図６は例えば、文献２“ SILICON SEMICON
DUCTOR DATA ”( PERGAMON PRESS ;p.501; 1969; HELMU
T F. WOLF 著）に示された、少数キャリア寿命τ〔ｓｅ
ｃ〕とシリコン基板の抵抗率ρ〔Ωｃｍ〕との関係を示
した図である。図に示したように、シリコン基板内の少
数キャリア寿命τが短くなると、つまり不純物濃度が高
くなると、それに対応して抵抗率は下がる。
DUCTOR DATA ”( PERGAMON PRESS ;p.501; 1969; HELMU
T F. WOLF 著）に示された、少数キャリア寿命τ〔ｓｅ
ｃ〕とシリコン基板の抵抗率ρ〔Ωｃｍ〕との関係を示
した図である。図に示したように、シリコン基板内の少
数キャリア寿命τが短くなると、つまり不純物濃度が高
くなると、それに対応して抵抗率は下がる。
【０００９】つまり、イメージセンサチップ４２内には
少数キャリア寿命τが短く、抵抗率が低く、不純物濃度
の高い領域４３と、少数キャリア寿命τが長く、抵抗率
が高く、不純物濃度の低い領域４４とが同一基板内に存
在していることになる。このウェハ基板４１内の少数キ
ャリア寿命τ等のゆらぎが、イメージセンサチップ４２
の感度のゆらぎとしてあらわれることは古くから知られ
ている。
少数キャリア寿命τが短く、抵抗率が低く、不純物濃度
の高い領域４３と、少数キャリア寿命τが長く、抵抗率
が高く、不純物濃度の低い領域４４とが同一基板内に存
在していることになる。このウェハ基板４１内の少数キ
ャリア寿命τ等のゆらぎが、イメージセンサチップ４２
の感度のゆらぎとしてあらわれることは古くから知られ
ている。
【００１０】このようなウェハ基板４１内における、少
数キャリア寿命τ，不純物濃度，抵抗率等の不均一性は
画像に大きく影響を及ぼすが、これらを改善する方法と
して例えば、文献３“ Elimination of fixed pattern
noise insuper-8 format CCDimage sensor by the use
of epitaxial wafers”(IEDM=International ElectronD
evice Meeting ;予稿集 p.32 , 1984 ; Y.Hiroshima,
S.Matsumoto, K.Senda, T.Kuriyama, K.Horii, T.Kurod
a, T.Kunii and H.Mizuno 著）において、シリコン基板
上にエピタキシャル層を設けることを示している。
数キャリア寿命τ，不純物濃度，抵抗率等の不均一性は
画像に大きく影響を及ぼすが、これらを改善する方法と
して例えば、文献３“ Elimination of fixed pattern
noise insuper-8 format CCDimage sensor by the use
of epitaxial wafers”(IEDM=International ElectronD
evice Meeting ;予稿集 p.32 , 1984 ; Y.Hiroshima,
S.Matsumoto, K.Senda, T.Kuriyama, K.Horii, T.Kurod
a, T.Kunii and H.Mizuno 著）において、シリコン基板
上にエピタキシャル層を設けることを示している。
【００１１】即ち、光が吸収される領域がエピタキシャ
ル層内であればシリコン基板の不純物濃度等の不均一性
は、センサーチップ４２の感度ムラの原因にはならな
い。このため、図４に示すように、低抵抗ｐ型シリコン
基板３１上に、光を吸収する領域としてｐ型エピタキシ
ャル層３２を形成している。
ル層内であればシリコン基板の不純物濃度等の不均一性
は、センサーチップ４２の感度ムラの原因にはならな
い。このため、図４に示すように、低抵抗ｐ型シリコン
基板３１上に、光を吸収する領域としてｐ型エピタキシ
ャル層３２を形成している。
【００１２】次に、低抵抗ｐ型シリコン基板３１上に形
成するｐ型エピタキシャル層３２の層厚を３０μｍ以下
と決定した理由について説明する。図７は前記文献２
(p.111) に示されている、シリコンの光に対する吸収係
数αの波長依存性を示した図であり、シリコンの吸収係
数αは、光の波長に依存していることがわかる。つま
り、光の波長が長波長になるほど、シリコンの吸収係数
αは小さくなる、すなわち、光の波長が長いほどシリコ
ン結晶の深い領域まで光が到達し、吸収することにな
る。
成するｐ型エピタキシャル層３２の層厚を３０μｍ以下
と決定した理由について説明する。図７は前記文献２
(p.111) に示されている、シリコンの光に対する吸収係
数αの波長依存性を示した図であり、シリコンの吸収係
数αは、光の波長に依存していることがわかる。つま
り、光の波長が長波長になるほど、シリコンの吸収係数
αは小さくなる、すなわち、光の波長が長いほどシリコ
ン結晶の深い領域まで光が到達し、吸収することにな
る。
【００１３】図７において＋２５℃のとき、波長が例え
ば０．６μｍの光は吸収係数α≒４×１０3 cm-1であ
り、シリコン結晶の深さが１／α≒２．５×１０-4cm＝
２．５μｍでこの光強度はシリコン結晶表面の１／ｅと
なるが、波長が０．９μｍの光に対しては吸収係数α≒
５×１０2 cm-1であり、シリコン結晶の深さが１／α≒
２０μｍでこの光強度はシリコン結晶表面の１／ｅの大
きさになる。
ば０．６μｍの光は吸収係数α≒４×１０3 cm-1であ
り、シリコン結晶の深さが１／α≒２．５×１０-4cm＝
２．５μｍでこの光強度はシリコン結晶表面の１／ｅと
なるが、波長が０．９μｍの光に対しては吸収係数α≒
５×１０2 cm-1であり、シリコン結晶の深さが１／α≒
２０μｍでこの光強度はシリコン結晶表面の１／ｅの大
きさになる。
【００１４】即ち波長０．９μｍの光を９０％吸収しよ
うとすれば（ｅ-ax ＜０．１より、ｘ＞４．６×１０-3
cm）、低抵抗ｐ型シリコン基板３１上に形成するｐ型エ
ピタキシャル層３２には約５０μｍの厚さが必要となる
（但しｅは自然対数の底≒２．７）。
うとすれば（ｅ-ax ＜０．１より、ｘ＞４．６×１０-3
cm）、低抵抗ｐ型シリコン基板３１上に形成するｐ型エ
ピタキシャル層３２には約５０μｍの厚さが必要となる
（但しｅは自然対数の底≒２．７）。
【００１５】しかし、長波長の光の吸収率を高めようと
して、受光部を形成する抵抗率が１０〜２５Ωｃｍのｐ
型エピタキシャル層３２の層厚をさらに厚くすると、信
号電荷は横方向にも拡散して隣接画素にもれ込むので、
空間解像度の劣化につながる。このため、波長が０．９
μｍ程度の入射光の像を十分な解像度で検出するには、
ｐ型エピタキシャル層３２の厚さを３０μｍ以下とし、
信号電荷の横方向への拡散を抑えるため、低抵抗ｐ型シ
リコン基板３１の抵抗率を０．０５Ωｃｍ以下と低くし
た。
して、受光部を形成する抵抗率が１０〜２５Ωｃｍのｐ
型エピタキシャル層３２の層厚をさらに厚くすると、信
号電荷は横方向にも拡散して隣接画素にもれ込むので、
空間解像度の劣化につながる。このため、波長が０．９
μｍ程度の入射光の像を十分な解像度で検出するには、
ｐ型エピタキシャル層３２の厚さを３０μｍ以下とし、
信号電荷の横方向への拡散を抑えるため、低抵抗ｐ型シ
リコン基板３１の抵抗率を０．０５Ωｃｍ以下と低くし
た。
【００１６】この場合、低抵抗ｐ型シリコン基板３１に
おける、電荷の横方向への拡散長はｐ型エピタキシャル
層３２における値（≒１００μｍ）よりも小さい値（１
０μｍ程度）となるが、低抵抗ｐ型シリコン基板３１中
で発生し、ｐ型エピタキシャル層３２へ拡散してゆく電
荷の量を無視できない。従って、低抵抗ｐ型シリコン基
板３１における少数キャリア寿命τの不均一性は、結
局、電荷の横方向への拡散長Ｌの不均一性となり（Ｌ＝
（Ｄτ）1/2 ，Ｄ：拡散定数）、感度が不均一となる。
おける、電荷の横方向への拡散長はｐ型エピタキシャル
層３２における値（≒１００μｍ）よりも小さい値（１
０μｍ程度）となるが、低抵抗ｐ型シリコン基板３１中
で発生し、ｐ型エピタキシャル層３２へ拡散してゆく電
荷の量を無視できない。従って、低抵抗ｐ型シリコン基
板３１における少数キャリア寿命τの不均一性は、結
局、電荷の横方向への拡散長Ｌの不均一性となり（Ｌ＝
（Ｄτ）1/2 ，Ｄ：拡散定数）、感度が不均一となる。
【００１７】図８は、低抵抗ｐ型シリコン基板３１での
少数キャリア寿命τの不均一性が、感度の不均一性の原
因となる様子を模式的に示した図である。図において、
低抵抗ｐ型シリコン基板３１中にはキャリア寿命の短い
領域７１とキャリア寿命の長い領域７２とが存在してお
り、キャリア寿命の短い領域７１中で発生した信号電荷
７３はｐ型エピタキシャル層３２に達する割合が低く、
キャリア寿命の長い領域７２中で発生した信号電荷７３
はｐ型エピタキシャル層３２に達する割合は高い。従っ
て、感度が高い画素７５と感度が低い画素７４ができる
ため、感度に不均一性が生じる。
少数キャリア寿命τの不均一性が、感度の不均一性の原
因となる様子を模式的に示した図である。図において、
低抵抗ｐ型シリコン基板３１中にはキャリア寿命の短い
領域７１とキャリア寿命の長い領域７２とが存在してお
り、キャリア寿命の短い領域７１中で発生した信号電荷
７３はｐ型エピタキシャル層３２に達する割合が低く、
キャリア寿命の長い領域７２中で発生した信号電荷７３
はｐ型エピタキシャル層３２に達する割合は高い。従っ
て、感度が高い画素７５と感度が低い画素７４ができる
ため、感度に不均一性が生じる。
【００１８】
【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、長波長光の吸収にお
いて、吸収率を高めるためにｐ型エピタキシャル層３２
の層厚を厚くすれば良好な空間解像度を得られず、その
空間解像度の劣化を防ぐためにｐ型エピタキシャル層３
２を薄くすると、低抵抗ｐ型シリコン基板３１の影響で
感度に不均一性が生じる、という問題点があった。
以上のように構成されているので、長波長光の吸収にお
いて、吸収率を高めるためにｐ型エピタキシャル層３２
の層厚を厚くすれば良好な空間解像度を得られず、その
空間解像度の劣化を防ぐためにｐ型エピタキシャル層３
２を薄くすると、低抵抗ｐ型シリコン基板３１の影響で
感度に不均一性が生じる、という問題点があった。
【００１９】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、長波長光に対する空間解像度が
良好で、かつ感度均一性の良好な固体撮像装置を得るこ
とを目的とする。
ためになされたもので、長波長光に対する空間解像度が
良好で、かつ感度均一性の良好な固体撮像装置を得るこ
とを目的とする。
【００２０】
【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、その基板が、シリコン基板の上に形成されたシ
リコン基板と同一導電型の第１のエピタキシャルシリコ
ン層と、該第１のエピタキシャルシリコン層上に形成さ
れ、光電変換素子がその表面上に形成されているシリコ
ン基板と同一導電型の第２のエピタキシャルシリコン層
とからなるものであり、上記第１のエピタキシャルシリ
コン層は、その層厚が５０μｍ以上、抵抗率が０．１Ω
ｃｍ以下に、また、上記第２のエピタキシャルシリコン
層はその層厚が５０μｍ以下、抵抗率が５Ωｃｍ以上に
なるよう形成されたものである。
装置は、その基板が、シリコン基板の上に形成されたシ
リコン基板と同一導電型の第１のエピタキシャルシリコ
ン層と、該第１のエピタキシャルシリコン層上に形成さ
れ、光電変換素子がその表面上に形成されているシリコ
ン基板と同一導電型の第２のエピタキシャルシリコン層
とからなるものであり、上記第１のエピタキシャルシリ
コン層は、その層厚が５０μｍ以上、抵抗率が０．１Ω
ｃｍ以下に、また、上記第２のエピタキシャルシリコン
層はその層厚が５０μｍ以下、抵抗率が５Ωｃｍ以上に
なるよう形成されたものである。
【００２１】
【作用】この発明における固体撮像装置は、シリコン基
板上に形成された第１のエピタキシャル層と、該第１の
エピタキシャル層上に形成された第２のエピタキシャル
層とで入射光をほぼ完全に吸収するので、長波長光に対
する空間解像度が良好で、かつ感度均一性の良好な固体
撮像装置を得ることができる。
板上に形成された第１のエピタキシャル層と、該第１の
エピタキシャル層上に形成された第２のエピタキシャル
層とで入射光をほぼ完全に吸収するので、長波長光に対
する空間解像度が良好で、かつ感度均一性の良好な固体
撮像装置を得ることができる。
【００２２】
【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はこの発明の一実施例による固体撮像装置の
光電変換部の基板構造を示した断面図であり、図におい
て、１はｐ型シリコン基板、２は低抵抗ｐ型エピタキシ
ャル層で、厚さ５０μｍ以上で抵抗率は０．１Ωｃｍ以
下である。３は厚さ５０μｍ以下，抵抗率５Ωｃｍ以上
のｐ型エピタキシャル層で、低抵抗ｐ型エピタキシャル
層２よりも不純物濃度が低い。４は前記ｐ型エピタキシ
ャル層３の表面上に形成された、光電変換素子であるｎ
型シリコン領域である。
する。図１はこの発明の一実施例による固体撮像装置の
光電変換部の基板構造を示した断面図であり、図におい
て、１はｐ型シリコン基板、２は低抵抗ｐ型エピタキシ
ャル層で、厚さ５０μｍ以上で抵抗率は０．１Ωｃｍ以
下である。３は厚さ５０μｍ以下，抵抗率５Ωｃｍ以上
のｐ型エピタキシャル層で、低抵抗ｐ型エピタキシャル
層２よりも不純物濃度が低い。４は前記ｐ型エピタキシ
ャル層３の表面上に形成された、光電変換素子であるｎ
型シリコン領域である。
【００２３】また図２は、光によって発生した信号電荷
がｐ型シリコン基板１の不均一性の影響を受けず、均一
に各画素に拡散していく様子を模式的に示した図であ
り、図において図１及び図８と同一符号のものは同一の
ものを示している。
がｐ型シリコン基板１の不均一性の影響を受けず、均一
に各画素に拡散していく様子を模式的に示した図であ
り、図において図１及び図８と同一符号のものは同一の
ものを示している。
【００２４】次に動作について説明する。図２に示すよ
うに、入射光はｐ型エピタキシャル層３及び低抵抗ｐ型
エピタキシャル層２の領域まででほぼ完全に吸収され、
ｐ型シリコン基板１にまで到達する割合は僅かである。
よって、ｐ型シリコン基板１の不純物濃度不均一性の影
響を受けた電荷がｐ型エピタキシャル層３にまで到達す
る割合は無視できる。
うに、入射光はｐ型エピタキシャル層３及び低抵抗ｐ型
エピタキシャル層２の領域まででほぼ完全に吸収され、
ｐ型シリコン基板１にまで到達する割合は僅かである。
よって、ｐ型シリコン基板１の不純物濃度不均一性の影
響を受けた電荷がｐ型エピタキシャル層３にまで到達す
る割合は無視できる。
【００２５】従って、信号電荷７３はすべて低抵抗ｐ型
エピタキシャル層２又はｐ型エピタキシャル層３で発生
したものと考えることができ、また低抵抗ｐ型エピタキ
シャル層２及びｐ型エピタキシャル層３にはｐ型シリコ
ン基板１にみられる不純物濃度の不均一性はないため、
拡散によりｎ型シリコン領域４に到達する信号電荷量の
不均一性もなく、感度を均一にすることができる。
エピタキシャル層２又はｐ型エピタキシャル層３で発生
したものと考えることができ、また低抵抗ｐ型エピタキ
シャル層２及びｐ型エピタキシャル層３にはｐ型シリコ
ン基板１にみられる不純物濃度の不均一性はないため、
拡散によりｎ型シリコン領域４に到達する信号電荷量の
不均一性もなく、感度を均一にすることができる。
【００２６】空間解像度に関しては、低抵抗ｐ型エピタ
キシャル層２では少数キャリア寿命τ及び拡散長Ｌが短
く、隣接画素への信号電荷７３のもれ込みが抑えられる
ため、ｐ型エピタキシャル層３２の厚さを３０μｍ以
下、低抵抗ｐ型シリコン基板３１の抵抗率を０．０５Ω
ｃｍ以下にしていた従来と同程度の空間解像度を得られ
る。
キシャル層２では少数キャリア寿命τ及び拡散長Ｌが短
く、隣接画素への信号電荷７３のもれ込みが抑えられる
ため、ｐ型エピタキシャル層３２の厚さを３０μｍ以
下、低抵抗ｐ型シリコン基板３１の抵抗率を０．０５Ω
ｃｍ以下にしていた従来と同程度の空間解像度を得られ
る。
【００２７】このように本実施例では、ｐ型シリコン基
板１上に低抵抗ｐ型エピタキシャル層２とｐ型エピタキ
シャル層３とを形成したので、波長０．９μｍの長波長
入射光であっても低抵抗ｐ型エピタキシャル層２までで
ほぼ完全に吸収できるため、感度を均一にでき、さら
に、低抵抗ｐ型エピタキシャル層２での少数キャリアの
拡散長Ｌはｐ型エピタキシャル層３での拡散長Ｌに比較
して十分短いため、低抵抗ｐ型エピタキシャル層２で発
生した信号電荷７３が横方向へ拡散することはなく、従
来と同程度の良好な空間解像度を得ることができる。
板１上に低抵抗ｐ型エピタキシャル層２とｐ型エピタキ
シャル層３とを形成したので、波長０．９μｍの長波長
入射光であっても低抵抗ｐ型エピタキシャル層２までで
ほぼ完全に吸収できるため、感度を均一にでき、さら
に、低抵抗ｐ型エピタキシャル層２での少数キャリアの
拡散長Ｌはｐ型エピタキシャル層３での拡散長Ｌに比較
して十分短いため、低抵抗ｐ型エピタキシャル層２で発
生した信号電荷７３が横方向へ拡散することはなく、従
来と同程度の良好な空間解像度を得ることができる。
【００２８】なお上記実施例ではｐ型シリコン基板１の
抵抗率について述べていないが、入射光を吸収する領域
は低抵抗ｐ型エピタキシャル層２及びｐ型エピタキシャ
ル層３内であるので、ｐ型シリコン基板１の抵抗率の大
小にかかわらず上記効果を実現できる。
抵抗率について述べていないが、入射光を吸収する領域
は低抵抗ｐ型エピタキシャル層２及びｐ型エピタキシャ
ル層３内であるので、ｐ型シリコン基板１の抵抗率の大
小にかかわらず上記効果を実現できる。
【００２９】また、上記実施例では電子を信号電荷とす
る場合であるが、正孔を信号電荷とする場合は、各層の
導電型をそれぞれｎ型はｐ型に、ｐ型はｎ型に入れ換え
れば良い。
る場合であるが、正孔を信号電荷とする場合は、各層の
導電型をそれぞれｎ型はｐ型に、ｐ型はｎ型に入れ換え
れば良い。
【００３０】
【発明の効果】以上のようにこの発明による固体撮像装
置によれば、ｐ型シリコン基板上に形成した第１のエピ
タキシャルｐ型シリコン層と、該第１のエピタキシャル
ｐ型シリコン層上に形成した第２のエピタキシャルｐ型
シリコン層とで入射光をほぼ完全に吸収するので、空間
解像度を従来構造より劣化させることなく、長波長光に
対する感度均一性が良好な固体撮像装置を得ることがで
きる効果がある。
置によれば、ｐ型シリコン基板上に形成した第１のエピ
タキシャルｐ型シリコン層と、該第１のエピタキシャル
ｐ型シリコン層上に形成した第２のエピタキシャルｐ型
シリコン層とで入射光をほぼ完全に吸収するので、空間
解像度を従来構造より劣化させることなく、長波長光に
対する感度均一性が良好な固体撮像装置を得ることがで
きる効果がある。
【図１】この発明の一実施例による固体撮像装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】この発明の一実施例による固体撮像装置におけ
る作用を示す模式図である。
る作用を示す模式図である。
【図３】固体撮像装置の構成を示す図である。
【図４】従来の固体撮像装置を示す断面図である。
【図５】ＣＺ法の際に生じるシリコン基板の不純物濃度
ムラを示す図である。
ムラを示す図である。
【図６】シリコン中の少数キャリア寿命の抵抗率依存性
を示す図である。
を示す図である。
【図７】シリコンの光に対する吸収係数の波長依存性を
示す図である。
示す図である。
【図８】従来の固体撮像装置における感度不均一性を示
す図である。
す図である。
１ ｐ型シリコン基板 ２ 低抵抗ｐ型エピタキシャル層 ３ ｐ型エピタキシャル層 ４ ｎ型シリコン領域 ４２ イメージセンサチップ ７１ 不純物濃度の高い領域 ７２ 不純物濃度の低い領域 ７３ 信号電荷
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】また、図３のＡ−Ａ′での断面を図４に示
す。図４は、例えば文献１“A Method for Improving t
he Spatial Resolution of Frontside-Illuminated CC
D's”(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES；VOL.E
D-28, No.3, p.251-256；1981；MORLEY M. BLOUKE, DAV
ID A. ROBINSON 著）に示された従来の固体撮像装置で
あり、図において、３１は抵抗率が０．０５Ω〓である
低抵抗ｐ型シリコン基板、３２は層厚が３０μｍ以下で
抵抗率が１０〜２５Ω〓であるｐ型エピタキシャル層、
３３はｎ型シリコン領域である。
す。図４は、例えば文献１“A Method for Improving t
he Spatial Resolution of Frontside-Illuminated CC
D's”(IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES；VOL.E
D-28, No.3, p.251-256；1981；MORLEY M. BLOUKE, DAV
ID A. ROBINSON 著）に示された従来の固体撮像装置で
あり、図において、３１は抵抗率が０．０５Ω〓である
低抵抗ｐ型シリコン基板、３２は層厚が３０μｍ以下で
抵抗率が１０〜２５Ω〓であるｐ型エピタキシャル層、
３３はｎ型シリコン領域である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】このようなウェハ基板４１内における、少
数キャリア寿命τ，不純物濃度，抵抗率等の不均一性は
画像に大きく影響を及ぼすが、これらを改善する方法と
して例えば、文献３“ Elimination of fixed pattern
noise insuper-8 format CCDimage sensor by the use
of epitaxial wafers”(IEDM=International Electron
Device Meeting ; 予稿集 p.32 , 1984 ; Y.Hiroshima,
S.Matsumoto, K.Senda, T.Kuriyama, K.Horii, T.Kuro
da, T.Kunii and H.Mizuno 著）において、シリコン基
板上にエピタキシャル層を設けることを示している。
数キャリア寿命τ，不純物濃度，抵抗率等の不均一性は
画像に大きく影響を及ぼすが、これらを改善する方法と
して例えば、文献３“ Elimination of fixed pattern
noise insuper-8 format CCDimage sensor by the use
of epitaxial wafers”(IEDM=International Electron
Device Meeting ; 予稿集 p.32 , 1984 ; Y.Hiroshima,
S.Matsumoto, K.Senda, T.Kuriyama, K.Horii, T.Kuro
da, T.Kunii and H.Mizuno 著）において、シリコン基
板上にエピタキシャル層を設けることを示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】従来の固体撮像装置の光電変換部の基板構造を
示す図である。
示す図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された複数の光電変
換素子と、該光電変換素子で発生した電荷を検出する手
段とを備えた固体撮像装置において、前記固体撮像装置
の半導体基板は、シリコン基板の上に形成されたシリコ
ン基板と同一導電型の第１のエピタキシャルシリコン層
と、該第１のエピタキシャルシリコン層上に形成され、
上記光電変換素子がその表面上に形成されているシリコ
ン基板と同一導電型の第２のエピタキシャルシリコン層
とからなることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像装置において、
上記第１のエピタキシャルシリコン層は、その層厚が５
０μｍ以上、抵抗率が０．１Ωｃｍ以下、上記第２のエ
ピタキシャルシリコン層はその層厚が５０μｍ以下、抵
抗率が５Ωｃｍ以上であることを特徴とする固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3282125A JPH0590558A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3282125A JPH0590558A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590558A true JPH0590558A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17648449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3282125A Pending JPH0590558A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590558A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316446A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Nec Corp | 赤外線固体撮像素子 |
| KR100520466B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2006-01-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
| US20130241017A1 (en) * | 2006-07-10 | 2013-09-19 | Renesas Electronics Corporation | Solid-state image pickup device |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3282125A patent/JPH0590558A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08316446A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Nec Corp | 赤外線固体撮像素子 |
| KR100520466B1 (ko) * | 1998-12-30 | 2006-01-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
| US20130241017A1 (en) * | 2006-07-10 | 2013-09-19 | Renesas Electronics Corporation | Solid-state image pickup device |
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