JPH0738083A - Charge transfer imaging device and manufacture thereof - Google Patents

Charge transfer imaging device and manufacture thereof

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JPH0738083A
JPH0738083A JP17575993A JP17575993A JPH0738083A JP H0738083 A JPH0738083 A JP H0738083A JP 17575993 A JP17575993 A JP 17575993A JP 17575993 A JP17575993 A JP 17575993A JP H0738083 A JPH0738083 A JP H0738083A
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well layer
vertical
layer
vertical register
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Masayuki Furumiya
正之 冨留宮
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Abstract

PURPOSE:To provide a charge transfer imaging device and a method for the manufacture thereof wherein a wide dynamic range is maintained and yet a high charge transfer efficiency is achieved. CONSTITUTION:The impurity concentration of a well layer 3b for vertical register is increased to a value higher than that of a well layer 3a for horizontal register. The buried layer 2a formed in the well layer 3b for vertical register is composed of a first and a second buried layer 2a and 2b; the first buried layer 2a is identical to the buried layer for horizontal register, and the second buried layer 2b is formed on the first buried layer 2a and has an impurity concentration higher than that thereof. This prevents degradation in signal charge transfer efficiency, and enables the simplification of the manufacturing process.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電荷転送撮像装置および
その製造方法に関し、特に垂直レジスタと水平レジスタ
とを埋め込みチャネルCCD(Charge Coupled Derices)
によって構成したこの種の撮像装置およびその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge transfer image pickup device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a vertical channel and horizontal register embedded channel CCD (Charge Coupled Derices).
The present invention relates to this type of image pickup device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】撮像デバイスの固体化については196
0年代前半にマトリクス形の提案が種々あったが、何れ
も実用に至らなかった。1970年代に入り、MOS
LSI技術の発展と電荷転送デバイスおよびCCDの発
表により、固体撮像デバイスの研究には大きな変革がも
たらされた。その結果、撮像デバイスに必要な多数画素
対応の光電変換素子、蓄積素子および電荷読出素子がL
SIチップ化された。
2. Description of the Related Art 196
There were various matrix-type proposals in the first half of the 0's, but none of them came into practical use. In the 1970s, MOS
The development of LSI technology and the announcement of charge transfer devices and CCDs have revolutionized the research of solid-state imaging devices. As a result, the photoelectric conversion element, the storage element, and the charge reading element corresponding to a large number of pixels required for the image pickup device are L
It was made into an SI chip.

【0003】1980年代になると諸特性は著しく向上
し、十分実用可能な状況となり、固体撮像デバイス特有
の長所を生かした応用分野も開拓されて研究開発は急速
に活発化した。とりわけ、電荷転送方式を採用したCC
D形は最も進展しており、現在ではHDTV(High Defi
nition TV)対応のものにまでその利用は及んでいる。
[0003] In the 1980s, various characteristics were remarkably improved, the situation became sufficiently practical, and the application field utilizing the advantages peculiar to the solid-state image pickup device was opened up, and the research and development was rapidly activated. Above all, CC adopting charge transfer method
The D type is the most advanced, and is currently HDTV (High Defi
Its use extends to those compatible with nition TV).

【0004】CCD形固体撮像デバイスは、例えば、E
xtended Abstracts ofthe 1
991 International Confere
nce on Solid State Device
s and Materials,Yokohama,
1991,P.666〜P.668のFig.1とFi
g.3に示されるように、基本的には、CCDからなる
複数列の垂直レジスタと、各垂直レジスタに隣接して配
置された光電変換部と、光電変換部から対応する垂直レ
ジスタへの信号電荷の転送を制御するトランスファーゲ
ートと、各垂直レジスタの一端に電気的に結合した水平
レジスタと、水平レジスタの一端に設けられた電荷検出
部とから構成されている。
The CCD type solid-state image pickup device is, for example, E
XTENDED ABSTRACTS OFTHE 1
991 International Conference
nce on Solid State Device
s and Materials, Yokohama,
1991, P.I. 666-P. 668 FIG. 1 and Fi
g. As shown in FIG. 3, basically, a plurality of columns of vertical registers composed of CCDs, photoelectric conversion units arranged adjacent to each vertical register, and signal charges from the photoelectric conversion units to the corresponding vertical registers are stored. The transfer gate includes a transfer gate for controlling transfer, a horizontal register electrically coupled to one end of each vertical register, and a charge detection unit provided at one end of the horizontal register.

【0005】このような構成は、従来、半導体基板上
に、この基板とは反対導電型を有するウェル層を形成
し、さらにこのウェル層中にウェル層と反対導電型の埋
め込み層を形成し、この半導体層の主面にゲート絶縁膜
を介して垂直レジスタの転送電極と水平レジスタの転送
電極を形成することによって実現している。
In such a structure, conventionally, a well layer having a conductivity type opposite to that of the substrate is formed on a semiconductor substrate, and a buried layer having a conductivity type opposite to that of the well layer is further formed in the well layer. This is realized by forming transfer electrodes of vertical registers and transfer electrodes of horizontal registers on the main surface of this semiconductor layer via a gate insulating film.

【0006】ところで、一般に埋め込みチャネル型CC
Dにおいては、ウェル層の不純物濃度が高く、埋め込み
層が浅く形成されている方が最大転送電荷量が増加する
傾向にある。一方、ウェル層の不純物濃度が低い方が転
送方向のフリンジ電界が強くなり、転送効率が向上する
傾向がある。
By the way, generally a buried channel type CC
In D, the maximum transfer charge amount tends to increase when the well layer has a high impurity concentration and the buried layer is shallowly formed. On the other hand, the lower the impurity concentration of the well layer, the stronger the fringe electric field in the transfer direction, and the more the transfer efficiency tends to improve.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のCCD形固体撮像デバイスでは、垂直レジスタ
と水平レジスタの埋め込み層、ウェル層が共通の構造で
あるので、垂直レジスタの最大転送電荷量の確保と、水
平レジスタの転送効率の向上とを同時に満足させるよう
な不純物分布を選択することができなかった。そのため
垂直レジスタについては最大信号電荷量が十分得られ
ず、水平レジスタについては転送効率が劣化して画質の
低下を招くことになってしまうという問題点がある。し
たがって、本発明の第1の目的は、広ダイナミックレン
ジを維持しつつ高い電荷転送効率を有する電荷転送撮像
装置を提供することにある。本発明の第2の目的は、上
述の電荷転送撮像装置について、電荷の転送不良による
再生画像の劣化を防ぐことのできるこの種の撮像装置の
製造方法を提供することにある。
However, in the above-mentioned conventional CCD type solid-state image pickup device, since the buried layer and the well layer of the vertical register and the horizontal register have a common structure, the maximum transfer charge amount of the vertical register is ensured. However, it was not possible to select an impurity distribution that simultaneously satisfies the requirement of improving the transfer efficiency of the horizontal register. Therefore, there is a problem that the maximum signal charge amount cannot be obtained sufficiently for the vertical register, and the transfer efficiency of the horizontal register is deteriorated, resulting in deterioration of image quality. Therefore, a first object of the present invention is to provide a charge transfer image pickup device having a high charge transfer efficiency while maintaining a wide dynamic range. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above-mentioned charge transfer imaging device, which can prevent deterioration of a reproduced image due to charge transfer failure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の電荷転送撮像装
置においては、垂直レジスタと水平レジスタが埋め込み
チャネルCCDによって構成される。垂直レジスタと水
平レジスタの各ウェル層は個別に形成され、前者は後者
に比べて不純物分布が浅くて濃度が高い。また、垂直レ
ジスタの埋め込み層は、水平レジスタの埋め込み層と共
通な第1の埋め込み層に第2の埋め込み層を重ねる。こ
の第2の埋め込み層の不純物濃度も第1の埋め込み層の
不純物濃度より高くする。本発明による電荷転送撮像装
置の製造方法は、垂直レジスタおよび水平レジスタを形
成するように、一導電型の半導体基板上にこの半導体基
板とは反対導電型のウェル層をまず、形成し、このウェ
ル層の中にそのウェル層とは反対導電型の第1の埋め込
み層および第2の埋め込み層を形成する。垂直レジスタ
の最終転送電極は半導体基板の電極材料で形成し、水平
レジスタおよび垂直レジスタの転送電極をウェル層およ
び埋め込み層の電極材料で形成し、垂直レジスタを構成
する第2の埋め込み層を垂直レジスタの最終転送電極に
対して自己整合的に形成することを特徴とする。
In the charge transfer image pickup device of the present invention, the vertical register and the horizontal register are constituted by the embedded channel CCD. Each well layer of the vertical register and the horizontal register is formed separately, and the former has a shallower impurity distribution and a higher concentration than the latter. Further, the buried layer of the vertical register is formed by stacking the second buried layer on the first buried layer common to the buried layer of the horizontal register. The impurity concentration of this second buried layer is also made higher than that of the first buried layer. According to a method of manufacturing a charge transfer imaging device according to the present invention, a well layer having a conductivity type opposite to that of a semiconductor substrate of one conductivity type is first formed on a semiconductor substrate of one conductivity type so as to form a vertical register and a horizontal register. A first buried layer and a second buried layer having a conductivity type opposite to that of the well layer are formed in the layer. The final transfer electrode of the vertical register is formed of the electrode material of the semiconductor substrate, the transfer electrodes of the horizontal register and the vertical register are formed of the electrode material of the well layer and the buried layer, and the second buried layer forming the vertical register is the vertical register. It is characterized in that it is formed in a self-aligned manner with respect to the final transfer electrode of.

【0009】[0009]

【実施例】一般のインターライン型電荷転送撮像装置を
示す図5を参照すると、本装置は、CCDからなる複数
列の垂直レジスタ10と、これら垂直レジスタ10にそ
れぞれ隣接してアレイ状に配置された複数の光電変換部
12と、これら光電変換部12の各各から垂直レジスタ
10の対応段への信号電荷の転送を制御するようにアレ
イ状に配置された複数のトランスファーゲート13と、
垂直レジスタ10の各各の一端に電気的に結合された水
平レジスタ11と、水平レジスタ11の一端に設けられ
た電荷検出部14から構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 5, which shows a general interline charge transfer image pickup device, the present device is provided with a plurality of columns of vertical registers 10 and adjacent vertical registers 10 arranged in an array. A plurality of photoelectric conversion units 12, a plurality of transfer gates 13 arranged in an array so as to control the transfer of signal charges from each of the photoelectric conversion units 12 to the corresponding stage of the vertical register 10,
The vertical register 10 includes a horizontal register 11 electrically connected to one end of each of the vertical registers 10, and a charge detection unit 14 provided at one end of the horizontal register 11.

【0010】所定の期間に入射した入射光量に応じて光
電変換部12に蓄積された信号電荷は、垂直ブランキン
グ期間にトランスファーゲート13をオンさせることに
より対応の垂直レジスタ10に読み出される。水平ブラ
ンキング期間中に垂直レジスタ10の転送電極(図示省
略)に駆動パルスを印加することにより、信号電荷は複
数列の垂直レジスタ10中を並列に一段づつ転送され、
さらに垂直レジスタ10の最終転送電極から水平レジス
タ11へと転送される。有効映像期間中に水平レジスタ
11中を水平方向に転送された信号電荷は、電荷検出部
14において電圧に変換され映像信号として出力され
る。
The signal charges accumulated in the photoelectric conversion section 12 in accordance with the amount of incident light incident during a predetermined period are read out to the corresponding vertical register 10 by turning on the transfer gate 13 during the vertical blanking period. By applying a drive pulse to the transfer electrode (not shown) of the vertical register 10 during the horizontal blanking period, the signal charges are transferred in parallel in the vertical registers 10 of a plurality of columns one by one.
Further, it is transferred from the final transfer electrode of the vertical register 10 to the horizontal register 11. The signal charges transferred in the horizontal register 11 in the horizontal direction during the effective video period are converted into a voltage in the charge detection unit 14 and output as a video signal.

【0011】ところで、現在開発が推進されているHD
TV方式に対応した電荷転送撮像装置は、130万から
200万の画素をもち、NTSC方式の5倍から8倍の
画素数を必要とする。多画素化に伴う単位画素面積の縮
小により、垂直レジスタの最大信号電荷量を減少し、撮
像装置のダイナミックレンジが制限される。また、HD
TV方式の固体撮像装置では水平転送周波数は約25〜
50MHzであってNTSC方式の2倍から4倍の高速
動作を必要とするので、転送効率の劣化が問題となって
くる。
By the way, HD currently under development
The charge transfer imaging device compatible with the TV system has 1.3 to 2 million pixels and requires 5 to 8 times as many pixels as the NTSC system. Since the unit pixel area is reduced due to the increase in the number of pixels, the maximum signal charge amount of the vertical register is reduced and the dynamic range of the image pickup device is limited. Also, HD
The horizontal transfer frequency of the TV type solid-state imaging device is about 25-
Since it requires 50 to 2 times as high speed operation as the NTSC system, the deterioration of transfer efficiency becomes a problem.

【0012】本発明は、このような技術的課題の解消の
ためになされたものであり、その内容は以下、具体的に
説明するとおりである。
The present invention has been made to solve such a technical problem, and its contents are as specifically described below.

【0013】本発明の第1の実施例の電荷転送撮像装置
における水平レジスタおよび垂直レジスタの断面図を示
す図1を参照すると、本実施例は、n型シリコン基板中
にp型ウェル層およびn型埋め込み層を形成した、Nチ
ャネル埋め込みチャネル型CCDによって水平レジスタ
(図1(a))および垂直レジスタ(図1(b))を構
成している。
Referring to FIG. 1 showing a cross-sectional view of a horizontal register and a vertical register in a charge transfer image pickup device according to a first embodiment of the present invention, the present embodiment shows that a p-type well layer and an n-type silicon substrate are provided in an n-type silicon substrate. A horizontal register (FIG. 1A) and a vertical register (FIG. 1B) are constituted by an N-channel buried channel CCD in which a mold buried layer is formed.

【0014】水平レジスタは、不純物分布が比較的深く
て濃度の低い第1のウェル層3aを形成した中に、第1
の埋め込み層2aを形成している。このように濃度の低
いウェル層を形成することにより、転送方向のフリンジ
電界が強くなり、高速の電荷転送でも転送残しのない高
転送効率が得られる。
In the horizontal register, the first well layer 3a having a relatively deep impurity distribution and a low concentration is formed, and then the first well layer 3a is formed.
To form the buried layer 2a. By forming the well layer having a low concentration in this way, the fringe electric field in the transfer direction becomes strong, and high transfer efficiency without transfer residue can be obtained even at high-speed charge transfer.

【0015】一方、垂直レジスタには、水平レジスタに
比べて不純物分布が浅くて濃度の高い第2のウェル層3
bが形成されている。垂直レジスタの埋め込み層は、水
平レジスタと共通の第1の埋め込み層2aと、この埋め
込み層2aの上に形成した垂直レジスタ特有の高不純物
濃度の第2の埋め込み層2bとで構成されている。垂直
レジスタにおいては上述のとおりチャネル層が浅いの
で、単位面積当たりの最大転送電荷量が大きくなり、ダ
イナミックレンジを十分大きくとることができる。
On the other hand, the vertical register has a second well layer 3 having a shallower impurity distribution and a higher concentration than the horizontal register.
b is formed. The buried layer of the vertical register is composed of a first buried layer 2a common to the horizontal register and a second buried layer 2b formed on the buried layer 2a and having a high impurity concentration specific to the vertical register. In the vertical register, since the channel layer is shallow as described above, the maximum transfer charge amount per unit area is large, and the dynamic range can be sufficiently large.

【0016】図2は本発明の第2の実施例による垂直レ
ジスタと水平レジスタの接続部分におけるウェル層の構
成を示す平面図である。9aは垂直レジスタのチャネ
ル、1aは垂直レジスタの転送電極、9bは水平レジス
タのチャネル、1bは水平レジスタの転送電極である。
本実施例の特徴は、水平レジスタのウェル層3aが垂直
レジスタ中で水平レジスタ側から徐々に幅が狭くなる形
状を持つことである。
FIG. 2 is a plan view showing the structure of the well layer in the connecting portion between the vertical register and the horizontal register according to the second embodiment of the present invention. Reference numeral 9a is a vertical register channel, 1a is a vertical register transfer electrode, 9b is a horizontal register channel, and 1b is a horizontal register transfer electrode.
The feature of this embodiment is that the well layer 3a of the horizontal register has a shape in which the width gradually narrows from the horizontal register side in the vertical register.

【0017】図2の線A−A′における断面図およびウ
ェル層の不純物濃度分布をそれぞれ示す図3(a)およ
び(図3(b))を参照すると、水平レジスタと垂直レ
ジスタのウェルとを互いに異なる不純物濃度分布で形成
した場合、水平レジスタの第1のウェル層3aと垂直レ
ジスタの第2のウェル層3bとが重なった領域(図中に
Lで表示)は、第2のウェル層3bのみが形成された領
域よりも浅くなるため、電位は前者が後者よりも低くな
り、電荷の転送方向(図に向かって右から左)に沿って
転送を防げる電位勾配が生じて、電荷転送効率が劣化す
る。
Referring to FIGS. 3A and 3B showing the cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. 2 and the impurity concentration distribution of the well layer, respectively, the wells of the horizontal register and the vertical register are shown. When the impurity concentration distributions are different from each other, the region where the first well layer 3a of the horizontal register and the second well layer 3b of the vertical register overlap (indicated by L in the drawing) is the second well layer 3b. Since the potential becomes shallower than the region where only the charge is formed, the potential becomes lower in the former than in the latter, and a potential gradient that prevents transfer is generated along the charge transfer direction (right to left in the figure), resulting in charge transfer efficiency. Deteriorates.

【0018】これを防ぐために本実施例では図3に示す
ように第1のウェル層3aを垂直レジスタのチャネル9
a中で長さLにわたって水平レジスタ側から徐々に幅が
狭くなるように形成して前述の電位勾配を緩和してい
る。長さLは、光電変換部の特性に影響を与えないよう
に非有効受光領域に対応する垂直レジスタ中で可能な限
り長くすることが望ましい。例えば、インターライン転
送型撮像装置においては、有効受光領域と水平レジスタ
の間の垂直レジスタ内で、また撮像領域と蓄積領域とを
有するフレームインターライン転送型撮像装置において
は、蓄積領域の垂直レジスタ内であれば任意にLを設定
することが可能である。
To prevent this, in this embodiment, the first well layer 3a is formed in the channel 9 of the vertical register as shown in FIG.
The width is gradually reduced from the horizontal register side over the length L in a so as to relax the above-mentioned potential gradient. It is desirable that the length L be as long as possible in the vertical register corresponding to the ineffective light receiving region so as not to affect the characteristics of the photoelectric conversion unit. For example, in the interline transfer type image pickup device, in the vertical register between the effective light receiving region and the horizontal register, and in the frame interline transfer type image pickup device having the image pickup region and the storage region, in the vertical register of the storage region. If so, L can be arbitrarily set.

【0019】一例として、第1のウェル層3aの不純物
濃度を1×1015〜2×1015cm-3、接合深さを4〜
5μm、第2のウェル層3bの不純物濃度を5×1015
〜1×1016cm-3、接合部深さを2〜3μmとする
と、第1のウェル層3aと第2のウェル層3bとが重な
った領域の電位は、第2のウェル層3bのみが形成され
た領域に比べて0.5V程度低くなる。転送電極の電極
長を4μmとして、第1のウェル層3aを接続部におい
て直線状に形成すると、一電極下で0.5Vの電位障壁
が形成されることになる。この値は、常温における電子
の熱起電力(26mV)よに大きいため、電子がこの障
壁を越えられず、転送不良を発生する。
As an example, the impurity concentration of the first well layer 3a is 1 × 10 15 to 2 × 10 15 cm -3 and the junction depth is 4 to 10.
5 μm, the impurity concentration of the second well layer 3b is 5 × 10 15.
Assuming that the first well layer 3a and the second well layer 3b are overlapped with each other, only the second well layer 3b has a potential of 1 × 10 16 cm −3 and a junction depth of 2 to 3 μm. It is about 0.5 V lower than the formed region. When the electrode length of the transfer electrode is 4 μm and the first well layer 3a is linearly formed at the connection portion, a potential barrier of 0.5 V is formed under one electrode. Since this value is larger than the thermoelectromotive force (26 mV) of electrons at room temperature, the electrons cannot pass through this barrier and a transfer failure occurs.

【0020】一方、第一のウェル層3aを長さ100μ
m(第3図および第4図のL)にわたって徐々に細くし
た場合には、一電極下での電位差はは20mVとなり、
電子の熱起電力よりも小さくなるため、転送不良は発生
しない。1インチフォーマットのHDTV対応のインタ
ーライン転送型固体撮像装置では、100μmは、12
〜13画素に相当し十分実現しうる値である。また、フ
レームインターライン転送型撮像装置の場合には、Lの
値を100μm以上にすることが可能であり、一電極下
の電位差はさらに減少する。
On the other hand, the first well layer 3a has a length of 100 μm.
When gradually thinning over m (L in FIGS. 3 and 4), the potential difference under one electrode is 20 mV,
Since it is smaller than the thermoelectromotive force of electrons, no transfer failure occurs. In the 1-inch format HDTV compatible interline transfer type solid-state imaging device, 100 μm is 12
It is a value that corresponds to ~ 13 pixels and can be sufficiently realized. Further, in the case of the frame interline transfer type imaging device, the value of L can be 100 μm or more, and the potential difference under one electrode is further reduced.

【0021】上述の構造により互いに異なるウェル構成
をもつ垂直レジスタと水平レジスタとの接合部分での電
荷転送効率の劣化を回避できる。
With the above structure, it is possible to avoid deterioration of the charge transfer efficiency at the junction between the vertical register and the horizontal register having different well configurations.

【0022】本発明の第3の実施例における垂直レジス
タ内の第2の埋め込み層の断面図を製造工程順に示した
図4を参照すると、n型半導体基板4上に水平レジスタ
を構成する第1のp型ウェル層3aと、垂直レジスタを
構成する第2のウェル層3bを形成し、その上に水平レ
ジスタに共通の第1のn型埋め込み層2aを形成する。
さらに表面にゲート絶縁膜を形成した後に1層目の多結
晶シリコンによって垂直レジスタの最終転送電極1cを
形成する(図4(a))。
Referring to FIG. 4, which shows a sectional view of the second buried layer in the vertical register according to the third embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps, a first register forming a horizontal register on the n-type semiconductor substrate 4 will be described. The p-type well layer 3a and the second well layer 3b forming the vertical register are formed, and the first n-type buried layer 2a common to the horizontal register is formed thereon.
Further, after forming a gate insulating film on the surface, the final transfer electrode 1c of the vertical register is formed by the first layer of polycrystalline silicon (FIG. 4A).

【0023】次に、垂直レジスタ領域以外をフォトレジ
スト膜7で覆い、このフォトレジスト膜をマスクとし
て、垂直レジスタ領域に第2の埋め込み層2bを電極1
cと自己整合的にイオン注入により形成する(図4
(b))。この結果、第2の埋め込み層2bの境界が最
終電極1cのエッジに一致することになる。
Next, a portion other than the vertical register region is covered with a photoresist film 7, and the second buried layer 2b is formed on the electrode 1 in the vertical register region using this photoresist film as a mask.
It is formed by ion implantation in self-alignment with c (FIG. 4).
(B)). As a result, the boundary of the second buried layer 2b coincides with the edge of the final electrode 1c.

【0024】最後に、水平レジスタおよび垂直レジスタ
の転送電極を2層目と3層目の多結晶シリコンによって
形成する(図4(c))。
Finally, the transfer electrodes of the horizontal register and the vertical register are formed by the second and third layers of polycrystalline silicon (FIG. 4C).

【0025】このように、第2の埋め込み層2bを垂直
最終転送電極に対して自己整合的に形成することによ
り、転送電極下に転送方向の電位障壁の発生が回避で
き、電荷転送不良を防止できる。なお、電極材料として
多結晶シリコン以外の材料を使うことも可能である。
As described above, by forming the second buried layer 2b in a self-aligned manner with respect to the vertical final transfer electrode, it is possible to avoid generation of a potential barrier in the transfer direction below the transfer electrode and prevent charge transfer failure. it can. It is also possible to use a material other than polycrystalline silicon as the electrode material.

【0026】[0026]

【発明の効果】上述のとおり、本発明による撮像装置に
おいては、垂直レジスタと水平レジスタの埋め込み層と
ウェル層とをそれぞれのレジスタに対する最適の不純物
分布に形成することが可能である。そのため、垂直レジ
スタにおいては、十分な転送電荷量を確保できるうえ、
水平レジスタにおいては転送周波数が高い場合でも、高
い転送効率が得られる。これにより、広ダイナミックレ
ンジ、高解像度の撮像装置を実現できる。
As described above, in the image pickup device according to the present invention, it is possible to form the buried layer of the vertical register and the horizontal register and the well layer in the optimum impurity distribution for each register. Therefore, in the vertical register, it is possible to secure a sufficient transfer charge amount and
In the horizontal register, high transfer efficiency can be obtained even when the transfer frequency is high. As a result, it is possible to realize an imaging device having a wide dynamic range and high resolution.

【0027】また、水平垂直両レジスタのウェル層を互
いに異なる不純物分布で形成した場合、水平レジスタを
構成する第1のウェル層を非有効受光領域対応の垂直レ
ジスタ内で除々に狭幅になる形状をとることにより、光
電変換部の特性に影響を与えることなくウェル接続部分
における電位勾配を低減し、信号電荷の転送効率の劣化
を防ぐことができる。
Further, when the well layers of both the horizontal and vertical registers are formed with different impurity distributions, the first well layer forming the horizontal register is gradually narrowed in width in the vertical register corresponding to the ineffective light receiving region. By taking the above, it is possible to reduce the potential gradient in the well connection portion without affecting the characteristics of the photoelectric conversion portion and prevent the deterioration of the signal charge transfer efficiency.

【0028】さらに、垂直レジスタを構成する第2の埋
め込み層を垂直レジスタの最終電極と自己整合的に形成
することにより、転送電極下での電位障壁の形成を防
ぎ、信号電荷の転送不良による再生画像の劣化を防ぐこ
とができる。
Further, by forming the second buried layer constituting the vertical register in a self-aligned manner with the final electrode of the vertical register, formation of a potential barrier under the transfer electrode is prevented, and reproduction due to defective transfer of signal charge is prevented. Image deterioration can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における水平レジスタお
よび垂直レジスタの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a horizontal register and a vertical register according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例における垂直レジスタと
水平レジスタとの接続部の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a connecting portion between a vertical register and a horizontal register according to a second embodiment of the present invention.

【図3】図2の線A−A′における断面図およびウェル
層の不純物分布を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2 and an impurity distribution in a well layer.

【図4】本発明の電荷転送撮像装置における埋め込み層
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a buried layer in the charge transfer imaging device of the present invention.

【図5】一般のインターライン型電荷転送撮像装置の概
略的平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view of a general interline charge transfer imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 垂直転送電極 1b 水平転送電極 1c 最終転送電極 2a 第1の埋め込み層 2b 第2の埋め込み層 3a 第1のウェル層 3b 第2のウェル層 4 半導体基板 5 ゲート絶縁膜 6 層間絶縁膜 7 フォトレジスト膜 8 バリア層 9a 垂直レジスタのチャネル 9b 水平レジスタのチャネル 10 垂直レジスタ 11 水平レジスタ 12 光電変換部 13 トランスファーゲート 14 電荷検出部 1a Vertical transfer electrode 1b Horizontal transfer electrode 1c Final transfer electrode 2a First burying layer 2b Second burying layer 3a First well layer 3b Second well layer 4 Semiconductor substrate 5 Gate insulating film 6 Interlayer insulating film 7 Photoresist Film 8 Barrier layer 9a Vertical register channel 9b Horizontal register channel 10 Vertical register 11 Horizontal register 12 Photoelectric conversion unit 13 Transfer gate 14 Charge detection unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の半導体基板上に形成された反
対導電型のウェル層および該ウェル層中に形成された前
記ウェル層とは反対導電型の埋め込み層によってそれぞ
れ構成された垂直レジスタおよび水平レジスタを備えた
電荷転送撮像装置において、 前記ウェル層が前記水平レジスタ用に形成された第1の
ウェル層と前記垂直レジスタ用形成された前記第1のウ
ェル層より高い不純物濃度をもつ第2のウェル層で構成
されていることと、前記垂直レジスタの埋め込み層が前
記水平レジスタと共通の第1の埋め込み層と前記垂直レ
ジスタの前記第1の埋め込み層の上に形成された高い不
純物濃度をもつ第2の埋め込み層で構成されていること
を特徴とする電荷転送撮像装置。
1. A vertical register formed by a well layer of opposite conductivity type formed on a semiconductor substrate of one conductivity type and a buried layer of opposite conductivity type to the well layer formed in the well layer. In a charge transfer imaging device including a horizontal register, the second well layer has a higher impurity concentration than the first well layer formed for the horizontal register and the first well layer formed for the vertical register. Of the well layer, and the buried layer of the vertical register has a high impurity concentration formed on the first buried layer common to the horizontal register and on the first buried layer of the vertical register. A charge transfer image pickup device, comprising:
【請求項2】 前記垂直レジスタと水平レジスタの接続
部分において、水平レジスタを構成する第1のウェル層
が前記垂直レジスタ内の非有効受光領域で水平レジスタ
側から徐々に狭くなる幅をもつ形状に形成されたことを
特徴とする請求項1記載の電荷転送撮像装置。
2. In the connecting portion between the vertical register and the horizontal register, the first well layer forming the horizontal register has a shape having a width that gradually narrows from the horizontal register side in the ineffective light receiving region in the vertical register. The charge transfer imaging device according to claim 1, wherein the charge transfer imaging device is formed.
【請求項3】 垂直レジスタおよび水平レジスタのため
に一導電型の半導体基板上に該基板とは反対導電型のウ
ェル層を形成し、該ウェル層内部に形成された前記ウェ
ル層とは反対の導電型の埋め込み層を形成し、これらウ
ェル層および埋め込み層により垂直レジスタおよび水平
レジスタを形成する電荷転送撮像装置の製造方法におい
て、前記垂直レジスタの最終転送電極を1層目の電極材
料で形成し、水平レジスタおよび垂直レジスタの転送電
極を2層目および3層目の電極材料で形成し、前記垂直
レジスタを構成する第2の埋め込み層を前記垂直レジス
タの最終転送電極と自己整合的に形成することを特徴と
する電荷転送撮像装置の製造方法。
3. A well layer of a conductivity type opposite to the substrate is formed on a semiconductor substrate of one conductivity type for the vertical register and the horizontal register, and the well layer is formed inside the well layer and is opposite to the well layer formed inside the well layer. In a method of manufacturing a charge transfer image pickup device in which a conductive type buried layer is formed, and a vertical register and a horizontal register are formed by the well layer and the buried layer, a final transfer electrode of the vertical register is formed of an electrode material of a first layer. , The transfer electrodes of the horizontal register and the vertical register are formed of the electrode materials of the second and third layers, and the second buried layer forming the vertical register is formed in self-alignment with the final transfer electrode of the vertical register. A method of manufacturing a charge transfer imaging device, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6114717A (en) * 1996-10-30 2000-09-05 Nec Corporation Solid-state imaging device having no transfer error of the signal charges from vertical horizontal charge-transfer section
JP2001119011A (en) * 1999-08-11 2001-04-27 Fuji Film Microdevices Co Ltd Solid-state image pickup element and manufacturing method therefor

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