JPH0629511A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH0629511A JPH0629511A JP4182006A JP18200692A JPH0629511A JP H0629511 A JPH0629511 A JP H0629511A JP 4182006 A JP4182006 A JP 4182006A JP 18200692 A JP18200692 A JP 18200692A JP H0629511 A JPH0629511 A JP H0629511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- well
- conductivity type
- vertical ccd
- region
- channel stopper
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Abstract
(57)【要約】
【目的】固体撮像素子を高集積してもチャネルストッパ
の寸法拡大を防止し、垂直ＣＣＤの幅を確保して転送電
荷量の減少を防ぐ。 【構成】感光部２０４下部の第１のＰウエル２０２より
も不純物濃度の高い第２のＰウエル２０３を、垂直ＣＣ
Ｄ２０５の幅よりも広く形成することによりチャネルス
トッパ２０６及び電荷読み出し部２０７下部のＰ型不純
物濃度を高くし、感光部２０４と垂直ＣＣＤ２０５間で
おこるパンチスルーを防止することにより、チャネルス
トッパの寸法拡大を防ぎ、垂直ＣＣＤの幅を広く保つこ
とができる。
の寸法拡大を防止し、垂直ＣＣＤの幅を確保して転送電
荷量の減少を防ぐ。 【構成】感光部２０４下部の第１のＰウエル２０２より
も不純物濃度の高い第２のＰウエル２０３を、垂直ＣＣ
Ｄ２０５の幅よりも広く形成することによりチャネルス
トッパ２０６及び電荷読み出し部２０７下部のＰ型不純
物濃度を高くし、感光部２０４と垂直ＣＣＤ２０５間で
おこるパンチスルーを防止することにより、チャネルス
トッパの寸法拡大を防ぎ、垂直ＣＣＤの幅を広く保つこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関し、特
にインターライン型ＣＣＤエリアイメージセンサの単位
セルの素子分離部の構造に関する。
にインターライン型ＣＣＤエリアイメージセンサの単位
セルの素子分離部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来のインターライン型ＣＣＤエ
リアイメージセンサの単位セルの断面図である。
リアイメージセンサの単位セルの断面図である。
【０００３】例えば、アイ・イー・イー・イー・トラン
ザクションズ・オン・エレクトロン・デバイシス（ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＤｅｖｒｃｅｓ）誌，第３８巻，第５号，１９９１
年５月，第９５４頁から第９５９頁に示されているよう
な単位セルは、Ｎ型シリコン基板１にＰウエル２と、垂
直ＣＣＤ直下に２より濃度の高い第２のＰウエル３が形
成され、Ｎ型領域からなる感光部４とその上部に設けら
れたＰ+ 型不純物拡散層８と、Ｎ型領域からなる垂直Ｃ
ＣＤ５と、単位セル間を電気的に分離するためのチャネ
ルストッパ６で構成されている。さらに酸化シリコン膜
９を介して電荷転送電極１０と、感光部以外に光が入ら
ないようにするため、遮光アルミニウム膜１１が形成さ
れている。
ザクションズ・オン・エレクトロン・デバイシス（ＩＥ
ＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＤｅｖｒｃｅｓ）誌，第３８巻，第５号，１９９１
年５月，第９５４頁から第９５９頁に示されているよう
な単位セルは、Ｎ型シリコン基板１にＰウエル２と、垂
直ＣＣＤ直下に２より濃度の高い第２のＰウエル３が形
成され、Ｎ型領域からなる感光部４とその上部に設けら
れたＰ+ 型不純物拡散層８と、Ｎ型領域からなる垂直Ｃ
ＣＤ５と、単位セル間を電気的に分離するためのチャネ
ルストッパ６で構成されている。さらに酸化シリコン膜
９を介して電荷転送電極１０と、感光部以外に光が入ら
ないようにするため、遮光アルミニウム膜１１が形成さ
れている。
【０００４】垂直ＣＣＤ直下の、不純物濃度の高い第２
のＰウエル３は感光部に蓄積された電荷の基板方向掃き
出し時にＮ型シリコン基板１に印加される正のシャッタ
電圧によって垂直ＣＣＤの電荷転送能力が減少せず、か
つ転送効率を損なうことなく十分な電荷量が得られる濃
度，深さに形成されている。
のＰウエル３は感光部に蓄積された電荷の基板方向掃き
出し時にＮ型シリコン基板１に印加される正のシャッタ
電圧によって垂直ＣＣＤの電荷転送能力が減少せず、か
つ転送効率を損なうことなく十分な電荷量が得られる濃
度，深さに形成されている。
【０００５】しかし近年、素子の微細化に伴い感光部４
と垂直ＣＣＤ５との間のチャネルストッパ部６は幅１μ
ｍ以下に設計することが必要となってきた。しかし他の
デバイスとは異なり、イメージセンサの場合感光部４と
垂直ＣＣＤ５が比較的深く形成されているため、完全に
電気的に分離するには高濃度で高エネルギーのイオン注
入を行なう必要がある。例えば不純物濃度の低い第１の
Ｐウエル２を２×１０15ｃｍ-3，濃度の高い第２のＰウ
エル３を１×１０16ｃｍ-3で表面からの深さを３μｍ程
度に形成し、感光部４と垂直ＣＣＤ５が表面からの深さ
が０．６μｍ程度に形成されている場合、チャネルスト
ッパ幅を０．８μｍとすると、注入エネルギー８０ｋｅ
Ｖ，４×１０13ｃｍ-2程度のイオン注入を行なう必要が
ある。
と垂直ＣＣＤ５との間のチャネルストッパ部６は幅１μ
ｍ以下に設計することが必要となってきた。しかし他の
デバイスとは異なり、イメージセンサの場合感光部４と
垂直ＣＣＤ５が比較的深く形成されているため、完全に
電気的に分離するには高濃度で高エネルギーのイオン注
入を行なう必要がある。例えば不純物濃度の低い第１の
Ｐウエル２を２×１０15ｃｍ-3，濃度の高い第２のＰウ
エル３を１×１０16ｃｍ-3で表面からの深さを３μｍ程
度に形成し、感光部４と垂直ＣＣＤ５が表面からの深さ
が０．６μｍ程度に形成されている場合、チャネルスト
ッパ幅を０．８μｍとすると、注入エネルギー８０ｋｅ
Ｖ，４×１０13ｃｍ-2程度のイオン注入を行なう必要が
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述したような
従来のようなチャネルストッパ構造では、高濃度・高エ
ネルギーのＰ型不純物のイオン注入を行なうため、垂直
ＣＣＤおよび隣接する単位セルの感光部側に拡散する。
これによりチャネルストッパ部を１μｍ以下に微細化し
ても、この拡散により実質的には太くなってしまい、垂
直ＣＣＤの容量が減少するなどの不具合が生じる。
従来のようなチャネルストッパ構造では、高濃度・高エ
ネルギーのＰ型不純物のイオン注入を行なうため、垂直
ＣＣＤおよび隣接する単位セルの感光部側に拡散する。
これによりチャネルストッパ部を１μｍ以下に微細化し
ても、この拡散により実質的には太くなってしまい、垂
直ＣＣＤの容量が減少するなどの不具合が生じる。
【０００７】しかし、これらに影響を及ぼさないように
低濃度，低エネルギーのイオン注入を行うと、垂直ＣＣ
Ｄ部の電位によって、チャネルストッパ部のバルク部の
電位が変調されて空乏化し、パンチスルー電流が流れる
という不具合が生じる。
低濃度，低エネルギーのイオン注入を行うと、垂直ＣＣ
Ｄ部の電位によって、チャネルストッパ部のバルク部の
電位が変調されて空乏化し、パンチスルー電流が流れる
という不具合が生じる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１導電型半
導体基板の表面部に形成された第１の第２導電型ウエル
と、前記第１の第２導電型ウエルの表面部に形成された
第１の第１導電型領域からなる感光部，前記第１の第１
導電型領域近接する第１の第２導電型領域からなる電荷
読み出し部、前記第１の第２導電型領域に近接する第２
の第１導電型領域からなる垂直ＣＣＤ部および前記第２
の第１導電型領域に近接する第２の第２導電型領域から
なるチャネルストッパ部からなる単位セルを有する固体
撮像素子において、前記第１の第２導電型ウエルの表面
部に高濃度の第２の第２導電型ウエルが形成され、前記
第２の第１導電型領域および第２の第２導電型領域は前
記第２の第２導電型ウエルの表面部に形成されていると
いうものである。
導体基板の表面部に形成された第１の第２導電型ウエル
と、前記第１の第２導電型ウエルの表面部に形成された
第１の第１導電型領域からなる感光部，前記第１の第１
導電型領域近接する第１の第２導電型領域からなる電荷
読み出し部、前記第１の第２導電型領域に近接する第２
の第１導電型領域からなる垂直ＣＣＤ部および前記第２
の第１導電型領域に近接する第２の第２導電型領域から
なるチャネルストッパ部からなる単位セルを有する固体
撮像素子において、前記第１の第２導電型ウエルの表面
部に高濃度の第２の第２導電型ウエルが形成され、前記
第２の第１導電型領域および第２の第２導電型領域は前
記第２の第２導電型ウエルの表面部に形成されていると
いうものである。
【０００９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明の一実施例のインターライン
型ＣＣＤエリアイメージセンサの単位セルの断面図であ
る。単位セルはＮ型シリコン基板１０１に、不純物濃度
の低い第１のＰウエル１０２と、２よりも不純物濃度の
高い第２のＰウエル１０３が形成され、さらにＮ型領域
からなる感光部１０４とその上部のＰ+ 型不純物層１０
８，Ｎ型領域からなる垂直ＣＣＤ１０５と、単位セル間
を電気的に分離するためのチャネルストッパ１０６とで
構成されている。素子が微細化され、チャネルストッパ
１０６を０．８μｍ幅で形成し、横方向拡散防止のため
不純物濃度を低くすると、図３の従来例の場合ではこの
チャネルストッパ６によって分離されるべき感光部４と
垂直ＣＣＤ５が、チャネルストッパ６下部の第１のＰウ
エル２を通してパンチスルーをおこしてしまう。そこで
本発明では図１のように第１のＰウエル１０２よりも濃
度の高い第２のＰウエル１０３の幅を従来より拡大する
ことにより、チャネルストッパ１０６下部の直下にも濃
度の高いＰウエル領域を形成しこれによって感光部４と
垂直ＣＣＤ５の間でおこるパンチスルーを防止し、電気
的に分離することが可能となる。
型ＣＣＤエリアイメージセンサの単位セルの断面図であ
る。単位セルはＮ型シリコン基板１０１に、不純物濃度
の低い第１のＰウエル１０２と、２よりも不純物濃度の
高い第２のＰウエル１０３が形成され、さらにＮ型領域
からなる感光部１０４とその上部のＰ+ 型不純物層１０
８，Ｎ型領域からなる垂直ＣＣＤ１０５と、単位セル間
を電気的に分離するためのチャネルストッパ１０６とで
構成されている。素子が微細化され、チャネルストッパ
１０６を０．８μｍ幅で形成し、横方向拡散防止のため
不純物濃度を低くすると、図３の従来例の場合ではこの
チャネルストッパ６によって分離されるべき感光部４と
垂直ＣＣＤ５が、チャネルストッパ６下部の第１のＰウ
エル２を通してパンチスルーをおこしてしまう。そこで
本発明では図１のように第１のＰウエル１０２よりも濃
度の高い第２のＰウエル１０３の幅を従来より拡大する
ことにより、チャネルストッパ１０６下部の直下にも濃
度の高いＰウエル領域を形成しこれによって感光部４と
垂直ＣＣＤ５の間でおこるパンチスルーを防止し、電気
的に分離することが可能となる。
【００１１】さらに具体的には、不純物濃度の低い第１
のＰウェルを２×１０15ｃｍ-3、濃度の高い第２のＰウ
エル１０３を１×１０16ｃｍ-3で表面からの深さ３μｍ
程度に形成し、感光部１０４と垂直ＣＣＤ１０５が表面
からの深さ０．６μｍで形成されている従来例と同じ条
件でチャネルストッパ１０６を横方向への拡散をできる
だけ防止出来る注入エネルギー２０ｋｅＶ、ドーズ量１
×１０13ｃｍ-2程度のイオン注入条件で形成しても、チ
ャネルストッパ１０６の直下に不純物濃度の高い第２の
Ｐウエル１０３が横方向拡散しているため、バルク内で
のパンチスルーを防止し確実な素子分離が実現される。
これらの関係をシミュレーション及び実験結果から示し
たのが図４である。この図から垂直ＣＣＤ直下の第２の
Ｐウエル１０３が垂直ＣＣＤの端部から素子分離領域
（１０６）へ広がるにつれ確実な素子分離を実現する反
面、隣接する単位セルの感光部直下の低濃度Ｐウエル領
域を狭ばめる結果となり、シャッタ動作時の縦型オーバ
ーフロードレインによる電荷排出電圧の上昇を招くこと
が判る。そしてこの結果から、垂直ＣＣＤ端部まですな
わち垂直ＣＣＤ直下にはほぼ濃度が一定の第２のＰウエ
ルを形成し、一方、素子分離領域は、第２のＰウエル形
成時の横方向拡散領域内に配置すればバルク部でのパン
チスルーを防止し確実な素子分離を実現出来るととも
に、シャッタ動作時の電荷排出電圧を低くすることが出
来ることが判る。
のＰウェルを２×１０15ｃｍ-3、濃度の高い第２のＰウ
エル１０３を１×１０16ｃｍ-3で表面からの深さ３μｍ
程度に形成し、感光部１０４と垂直ＣＣＤ１０５が表面
からの深さ０．６μｍで形成されている従来例と同じ条
件でチャネルストッパ１０６を横方向への拡散をできる
だけ防止出来る注入エネルギー２０ｋｅＶ、ドーズ量１
×１０13ｃｍ-2程度のイオン注入条件で形成しても、チ
ャネルストッパ１０６の直下に不純物濃度の高い第２の
Ｐウエル１０３が横方向拡散しているため、バルク内で
のパンチスルーを防止し確実な素子分離が実現される。
これらの関係をシミュレーション及び実験結果から示し
たのが図４である。この図から垂直ＣＣＤ直下の第２の
Ｐウエル１０３が垂直ＣＣＤの端部から素子分離領域
（１０６）へ広がるにつれ確実な素子分離を実現する反
面、隣接する単位セルの感光部直下の低濃度Ｐウエル領
域を狭ばめる結果となり、シャッタ動作時の縦型オーバ
ーフロードレインによる電荷排出電圧の上昇を招くこと
が判る。そしてこの結果から、垂直ＣＣＤ端部まですな
わち垂直ＣＣＤ直下にはほぼ濃度が一定の第２のＰウエ
ルを形成し、一方、素子分離領域は、第２のＰウエル形
成時の横方向拡散領域内に配置すればバルク部でのパン
チスルーを防止し確実な素子分離を実現出来るととも
に、シャッタ動作時の電荷排出電圧を低くすることが出
来ることが判る。
【００１２】以上、従来、チャネルストッパによる素子
分離は表面からの不純物拡散で実現させていたのに対
し、本発明ではチャネルストッパに近接する垂直ＣＣＤ
直下の濃度の高い第２のＰウェルを利用し、表面及び内
部から不純物拡散によってチャネルストップ領域を形成
することになるため、チャネルストップ領域の幅の拡大
が防止され、垂直ＣＣＤの幅を広く保つことが出来、転
送電荷量の減少が防止されている。
分離は表面からの不純物拡散で実現させていたのに対
し、本発明ではチャネルストッパに近接する垂直ＣＣＤ
直下の濃度の高い第２のＰウェルを利用し、表面及び内
部から不純物拡散によってチャネルストップ領域を形成
することになるため、チャネルストップ領域の幅の拡大
が防止され、垂直ＣＣＤの幅を広く保つことが出来、転
送電荷量の減少が防止されている。
【００１３】図２は本発明の第２の実施例の単位セルの
断面図である。
断面図である。
【００１４】単位セル内の感光部２０４と垂直ＣＣＤ２
０５は電荷読み出し部２０７によって分離されており、
電荷転送電極２１０に高電圧（一般的な例では垂直ＣＣ
Ｄは０〜−８Ｖのパルスで動作しており、これに対して
１２Ｖ程度の電圧）が印加された時に、感光部に蓄積さ
れた電荷が垂直ＣＣＤへ読み出される。しかし素子の微
細化により電荷読み出し部もゲート長が短かくなり、図
３の従来例の場合にはチャネルストッパ６の場合と同様
に電荷読み出し部７下部の第１のＰウエル２を通じてパ
ンチスルーをおこしてしまう。そこで本実施例ではチャ
ネルストッパ２０６側と同様に電荷読み出し部２０７下
部にも、第２のＰウエル２０３を設けている。これによ
って電荷読み出し部２０７下部のＰ型濃度が高くなり、
チャネルストッパ側と同様にパンチスルーを防止して、
垂直ＣＣＤの転送電荷量を確保できる。
０５は電荷読み出し部２０７によって分離されており、
電荷転送電極２１０に高電圧（一般的な例では垂直ＣＣ
Ｄは０〜−８Ｖのパルスで動作しており、これに対して
１２Ｖ程度の電圧）が印加された時に、感光部に蓄積さ
れた電荷が垂直ＣＣＤへ読み出される。しかし素子の微
細化により電荷読み出し部もゲート長が短かくなり、図
３の従来例の場合にはチャネルストッパ６の場合と同様
に電荷読み出し部７下部の第１のＰウエル２を通じてパ
ンチスルーをおこしてしまう。そこで本実施例ではチャ
ネルストッパ２０６側と同様に電荷読み出し部２０７下
部にも、第２のＰウエル２０３を設けている。これによ
って電荷読み出し部２０７下部のＰ型濃度が高くなり、
チャネルストッパ側と同様にパンチスルーを防止して、
垂直ＣＣＤの転送電荷量を確保できる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来のチ
ャネルストッパ部及び電荷読み出し部が表面からの不純
物拡散で形成されていたのに対し、これらに隣接する垂
直ＣＣＤ部直下の濃度の高い第２の第２導電型ウエル領
域を少なくともチャネルストッパ部へ拡張して設けるこ
とにより、垂直ＣＣＤ部と隣接する単位セルの感光部と
の間のパンチスルーの発生を防止できる。これによって
チャネルストッパの幅を小さく形成でき、垂直ＣＣＤの
幅を確保して転送電荷量の減少を防ぐことができるとい
う効果を有する。
ャネルストッパ部及び電荷読み出し部が表面からの不純
物拡散で形成されていたのに対し、これらに隣接する垂
直ＣＣＤ部直下の濃度の高い第２の第２導電型ウエル領
域を少なくともチャネルストッパ部へ拡張して設けるこ
とにより、垂直ＣＣＤ部と隣接する単位セルの感光部と
の間のパンチスルーの発生を防止できる。これによって
チャネルストッパの幅を小さく形成でき、垂直ＣＣＤの
幅を確保して転送電荷量の減少を防ぐことができるとい
う効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例のインターライン型ＣＣ
Ｄエリアイメージセンサの単位セルの断面図である。
Ｄエリアイメージセンサの単位セルの断面図である。
【図２】本発明の第２実施例のインターライン型ＣＣＤ
エリアイメージセンサの単位セルの断面図である。
エリアイメージセンサの単位セルの断面図である。
【図３】従来のインターライン型ＣＣＤエリアイメージ
センサの単位セルの断面図である。
センサの単位セルの断面図である。
【図４】第２のＰウエルのマスク幅と電荷排出電圧の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
１，１０１，２０１ Ｎ型シリコン基板 ２，１０２，２０２ 第１のＰウエル ３，１０３，２０３ 第２のＰウエル ４，１０４，２０４ 感光部 ５，１０５，２０５ 垂直ＣＣＤ ６，１０６，２０６ チャネルストッパ ７，１０７，２０７ 電荷読み出し部 ８，１０８，２０８ Ｐ+ 型不純物拡散層 ９，１０９，２０９ 酸化シリコン膜 １０，１１０，２１０ 電荷転送電極 １１，１１１，２１１ 遮光アルミニウム膜
Claims (2)
- 【請求項１】 第１導電型半導体基板の表面部に形成さ
れた第１の第２導電型ウエルと、前記第１の第２導電型
ウエルの表面部に形成された第１の第１導電型領域から
なる感光部，前記第１の第１導電型領域近接する第１の
第２導電型領域からなる電荷読み出し部、前記第１の第
２導電型領域に近接する第２の第１導電型領域からなる
垂直ＣＣＤ部および前記第２の第１導電型領域に近接す
る第２の第２導電型領域からなるチャネルストッパ部か
らなる単位セルを有する固体撮像素子において、前記第
１の第２導電型ウエルの表面部に高濃度の第２の第２導
電型ウエルが形成され、前記第２の第１導電型領域およ
び第２の第２導電型領域は前記第２の第２導電型ウエル
の表面部に形成されていることを特徴とする固体撮像素
子。 - 【請求項２】 第１の第２導電型領域も第２の第２導電
型ウェルの表面部に形成されている請求項１記載の固体
撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182006A JPH0629511A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182006A JPH0629511A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629511A true JPH0629511A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16110680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4182006A Pending JPH0629511A (ja) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629511A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08227988A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-03 | Nec Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| WO2012169211A1 (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | パナソニック株式会社 | 光学素子とその製造方法 |
| US10866436B2 (en) | 2014-05-07 | 2020-12-15 | Dexerials Corporation | Eyeglasses protection device |
-
1992
- 1992-07-09 JP JP4182006A patent/JPH0629511A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08227988A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-03 | Nec Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| WO2012169211A1 (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-13 | パナソニック株式会社 | 光学素子とその製造方法 |
| US9136409B2 (en) | 2011-06-09 | 2015-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical device |
| US10866436B2 (en) | 2014-05-07 | 2020-12-15 | Dexerials Corporation | Eyeglasses protection device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981006 |