JPH0691237B2 - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH0691237B2
JPH0691237B2 JP61214457A JP21445786A JPH0691237B2 JP H0691237 B2 JPH0691237 B2 JP H0691237B2 JP 61214457 A JP61214457 A JP 61214457A JP 21445786 A JP21445786 A JP 21445786A JP H0691237 B2 JPH0691237 B2 JP H0691237B2
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JP
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semiconductor substrate
solid
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groove
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英嗣 織田
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NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像素子に関し、特にフレーム転送型固体
撮像素子に関する。
〔従来の技術〕
近年、固体撮像素子は、その撮像性能が急速に進歩し、
家庭用のみならず放送用、産業用、科学用のビデオカメ
ラに使用され始めた。また、将来の高精細度テレビジョ
ン、電子スティールカメラへの応用をはかるべく、より
高解像度化、高密度化をはかる動きも活発である。
ところで、このような固体撮像素子を実現するには、素
子の高密度化にともないダイナミックレンジ、感度の低
下を克服することが必須の課題となっている。電荷結合
素子を用いたフレーム転送型の固体撮像素子では、水平
方向の高密度化が比較的容易であり、また、半導体基板
の裏面より光を入射させることが可能であり、容易に高
感度化がはかれる等の理由により、高性能の撮像素子を
実現しうるものと期待されている。しかしながら、従来
の裏面光照射型のフレーム転送型電荷結合素子では、信
号電荷の拡散により水平方向の分解能が劣化するという
欠点がある。また、光を裏面から照射させるため、半導
体基板を制御よく薄膜化させる必要が生じる。
第2図は、従来のフレーム転送型固体撮像素子の主要部
を示す半導体チップの単位セル部の断面図である。な
お、本例では、Nチャネル素子を例として説明する。
この従来例はP型半導体(シリコン)基板1の一主平面
上に形成され、電荷結合素子による転送チャネル(Nウ
エルからなる埋め込みチャネル2,2′……)を有し、こ
の転送チャネルに隣接してオーバフローコントロールゲ
ート領域(埋め込みチャネル2,2′より低濃度のN-型領
域)3−1,3−2,……を有し、さらにこのオーバフロー
コントロールゲート領域に隣接してオーバフロードレイ
ン(高濃度N+型領域)4,4′……を有し、P型半導体基
板の裏面より光を入射するフレーム転送型固体撮像素子
である。なお、5は酸化シリコンからなるゲート酸化
膜、6は多結晶シリコンからなる転送電極、7は酸化シ
リコンからなる表面酸化膜である。
このような構造の素子では、電極表面側(表面酸化膜7
側)より光を入射させると、転送電極内部で光吸収が発
生し、感度が低下する。このため、半導体基板を10μm
前後に薄く削り、半導体基板裏面より光を入射させてい
る。
つぎに本素子の動作について説明する。一般に、オーバ
フロードレイン4,4′は外部より直流電圧が印加され、
ある一定の電位に保持されている。転送電極6に所定の
電圧を印加することにより埋め込みチャネル2,2′……
内部に電位井戸が形成される。裏面から光が入射される
と、半導体基板内部および埋め込みチャネル内部で光電
変換された信号電荷である電子がこの電位井戸に蓄えら
れる。いま、オーバフローコントロールゲート領域の電
位が転送電極6に隣接する電極(図示せず)直下の電位
よりも深ければ、強い入射光により過剰に電荷が発生し
たとしても、この過剰な電荷はオーバフローコントロー
ルゲート領域3−1,3−2、……を経由してオーバフロ
ードレイン4,4′、……に流入する。これによってブル
ーミングが抑制される。ところで、このような従来素子
ではP型半導体基板1内部で発生した信号電荷である電
子は、必ずしも対応する埋め込みチャネルの電位井戸に
は蓄積されず、一部は半導体内部で拡散し、水平方向に
隣接する画素の電位井戸に捕らえられる。すなわち、隣
接画素間で信号の混合が発生し、このため、とくに水平
方向の解像度劣化を生ぜしめていた。素子が高密度化さ
れた際には、この水平方向の画素間干渉が大きく作用
し、素子高性能化の障害となっていた。また、このよう
な従来素子では、半導体基板の膜厚を制御するための特
別の素子構造が導入されておらず、半導体基板の膜厚を
基板全面にわたって、一定の膜厚で制御性よく均一にさ
せることが極めて困難であった。このため、素子全面に
わたって均一の感度を維持することが困難であり、場所
ごとの感度ばらつきを発生していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上述べたように、従来素子では、光電変換され発生し
た信号電荷が、隣接画素に一部流入することによる解像
度劣化を生ぜしめていた。さらに、従来素子では、半導
体基板を均一の膜厚に制御することが困難であり、素子
全面にわたって均一な感度を得ることが極めて困難であ
った。
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、解像
度がよく、均一な膜厚が得られる固体撮像素子を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の固体撮像素子は、一導電型の半導体基板の一主
平面上に形成され、電荷結合素子による転送チャネルを
有し、この転送チャネルに隣接してオーバフローコント
ロールゲート領域を有し、さらにこのオーバフローコン
トロールゲート領域に隣接してオーバフロードレインを
有し、前記半導体基板の裏面より光を入射し、前記電荷
結合素子による転送チャネルそのものを受光部とするフ
レーム転送型あるいはフルフレーム型の固体撮像素子で
あって、前記オーバフロードレインに隣接して前記半導
体基板に溝が穿たれ、この溝の底部を含む表面に酸化膜
が設けられ、さらにこの溝内部に素子分離剤を充填する
ことにより素子分離領域が形成され、前記溝底部の酸化
膜が前記半導体基板の裏面に露出すべく前記半導体基板
が薄膜化されているという構成を有している。
〔作用〕
本発明による固体撮像素子では、画素間の素子分離とし
て溝堀り分離技術を用いる。さらに、本発明による素子
では、この溝の深さと同一の厚さに半導体基板を薄膜化
させる。このため、半導体内部で発生した信号電荷は、
水平方向に拡散して隣接画素に流入することがなく、解
像度の劣化が抑制される。さらに、本発明による固体撮
像素子では、素子分離としてもちいる溝の底部に酸化膜
が形成されているため、裏面から半導体基板を薄膜化し
た際に、この酸化膜を半導体基板薄膜化停止材として使
用でき、容易に均一な薄膜の半導体基板が得られる。こ
の結果、素子全面にわたって感度ばらつきのない高性能
素子が実現できる。
〔実施例〕
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明の一実施例の主要部を示す半導体チップ
の単位セル部の断面図である。
この実施例はP型半導体(シリコン)基板1の一主平面
上に形成され、電荷結合素子による転送チャネル(Nウ
エルからなる埋め込みチャネル2,2′……)を有し、こ
の転送チャネルに隣接してオーバフローコントロールゲ
ート領域(埋め込みチャネル2,2′より低濃度のN-型領
域)3−1,3−2,……を有し、さらにこのオーバフロー
コントロールゲート領域に隣接してオーバフロードレイ
ン(高濃度N+型領域)4,4′……を有し、P型半導体基
板の裏面より光を入射するフレーム転送型固体撮像素子
において、オーバフロードレイン4,4′……に隣接して
半導体基板1に溝9,9′,……が穿たれ、この溝の底部
を含む表面に酸化膜11,11′が設けられ、さらにこの溝
内部に多結晶シリコンからなる素子部材10,10′……を
充填することにより素子分離領域が形成され、溝底部の
酸化膜11,11′が半導体基板1の裏面に露出すべく半導
体基板1が薄膜化されているというものである。なお、
オーバフロードレイン直下にはP型半導体基板1より高
濃度のP型領域である高濃度領域8,8′……が設けられ
ている。
次にこの実施例の製造方法について述べる。
まず素子分離領域を構成するため、P型半導体基板1を
選択的にエッチングすることにより溝9,9′……を穿
つ。こののち、表面を酸化し、酸化膜11,11′を形成、
多結晶シリコンからなる素子分離材10,10′……を埋め
込み、素子分離領域とする。こののち、イオン注入等に
より素子分離領域に隣接してP型の高濃度領域8,8′…
…を形成、つぎにN型の高濃度不純物を注入しオーバフ
ロードレンイン4,4′,……を形成、こののち埋め込み
チャネル2,2′,……を形成すべくN型不純物を注入、
さらにゲート酸化膜5、転送電極6、表面酸化膜7を形
成し素子の主要部が形成される。以上の説明では素子分
離部の形成を製造工程の初期におこなっているが、埋め
込みチャネル形成後、あるいはオーバフロードレイン4,
4′,……形成後としてもよい。また、P型半導体領域
8,8′,……を形成する層にP型不純物が横方向拡散す
る。通常、この横方向拡散されたP型領域と埋め込みチ
ャネルを形成するためのN型不純物とが構成されて、N-
領域であるオーバフローコントロールゲート領域3,3′
……が形成される。もちろん、このような手法によらず
オーバフローコントロールゲート領域3,3′……を独立
に形成してもよい。さらに、このような素子表面の主要
部が完成したのち半導体基板を裏面よりエッチング薄膜
化する。薄膜化の手法としては通常の機械研磨、化学研
磨を使用すればよい。
このような本発明による構成の素子では、溝の底部に形
成された酸化膜11,11′,……が裏面から半導体基板を
エッチングする際のエッチング停止作用をはたす。すな
わち、裏面から半導体基板を研磨していく際に、酸化膜
11,11′,……が露出した時点でエッチングを終了させ
ることができる。このような半導体基板薄膜化の方法で
は、溝を表面から形成しており、通常の半導体プロセス
により、基板全面にわたって溝の深さを均一に形成でき
る。薄膜化された基板の厚さは、この溝の深さに対応
し、したがって、半導体基板膜厚が均一に形成できる。
このため、基板の膜厚の場所によるばらつきに起因する
感度むらが除去される。さらに、前述したように溝底部
に設けられた酸化膜がエッチング停止作用をはたすた
め、確実に膜厚の制御が可能であり、従来困難とされて
いた膜厚制御が極めて容易となる。
また、本発明による固体撮像素子では、溝掘りされた領
域が素子表面から裏面にまたがって素子分離部を構成し
ているため、裏面から照射された光によって発生した電
荷が水平方向に隣接する画素に拡散してもれこむことが
ない。このため、水平方向の感度分離がよく、従来素子
にみられたような解像度劣化が抑止される。
さらにまた、本発明による素子では、従来通りオーバフ
ロードレインを形成できるためブルーミング抑止も可能
である。
また、本発明による素子では、オーバフロードレイン直
下に基板濃度よりも高濃度のP型半導体領域を形成して
おり、基板との間に濃度差に対応する電位差が発生さ
せ、基板で発生した電荷がオーバフロードレインに流入
しにくくしており、オーバフロードレインの存在による
感度低下を防止している。
以上の説明では、Nチャネル素子を例としたが、本発明
の主旨はPチャネル素子にも適用し得ることはもちろん
である。さらに、本発明の主旨は、フレーム転送型固体
撮像素子のみならず、フレーム転送型固体撮像素子のメ
モリ部のない、いわゆるフルフレーム型固体撮像素子に
も適用しうる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、高感度で、水平方
向の画素分離がよく、解像度劣化がなく、膜厚が正確に
制御された高性能固体撮像素子が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の主要部を示す半導体チップ
の単位セル部の断面図、第2図は従来例の主要部を示す
半導体チップの単位セル部の断面図である。 1……P型半導体基板、2,2′……埋め込みチャネル、
3,3′,3−1,3−2,3−1′……オーバフローコントロー
ルゲート領域、4,4′……オーバフロードレイン、5…
…ゲート酸化膜、7……表面酸化膜、8,8′……高濃度
領域、9,9′……溝、10,10′……素子分離材、11,11′
……酸化膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一導電型の半導体基板の一主面上に形成さ
    れ、電荷結合素子による転送チャネルを有し、この転送
    チャネルに隣接してオーバフローコントロールゲート領
    域を有し、さらにこのオーバフローコントロールゲート
    領域に隣接してオーバフロードレインを有し、前記半導
    体基板の裏面より光を入射し前記電荷結合素子による転
    送チャネルそのものを受光部とするフレーム転送型ある
    いはフルフレーム型の固体撮像素子において、前記オー
    バフロードレインに隣接して前記半導体基板に溝が穿た
    れ、この溝の底部を含む表面に酸化膜が設けられ、さら
    にこの溝内部に素子分離材を充填することにより素子分
    離領域が形成され、前記溝底部の酸化膜が前記半導体基
    板の裏面に露出すべく前記半導体基板が薄膜化されてい
    ることを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】前記オーバフロードレイン直下に前記半導
    体基板と同一導電型で半導体基板よりも高濃度の半導体
    領域を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項記載の固体撮像素子。
JP61214457A 1986-09-10 1986-09-10 固体撮像素子 Expired - Lifetime JPH0691237B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07112059B2 (ja) * 1989-02-03 1995-11-29 シャープ株式会社 固体撮像装置
JP4501633B2 (ja) * 2004-10-28 2010-07-14 ソニー株式会社 固体撮像素子とその製造方法
JP5006581B2 (ja) * 2006-06-01 2012-08-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
JP2008182142A (ja) * 2007-01-26 2008-08-07 Sony Corp 固体撮像装置およびその製造方法、および撮像装置
JP2011119558A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Panasonic Corp 固体撮像装置
JP5115566B2 (ja) * 2010-02-19 2013-01-09 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、並びに半導体装置とその製造方法
JP5115567B2 (ja) * 2010-02-19 2013-01-09 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、並びに半導体装置とその製造方法
JP6299058B2 (ja) * 2011-03-02 2018-03-28 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及び電子機器

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