JPH08288492A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置およびその製造方法

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JPH08288492A
JPH08288492A JP7088927A JP8892795A JPH08288492A JP H08288492 A JPH08288492 A JP H08288492A JP 7088927 A JP7088927 A JP 7088927A JP 8892795 A JP8892795 A JP 8892795A JP H08288492 A JPH08288492 A JP H08288492A
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JP
Japan
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photodiodes
ccd
ccd channel
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solid
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JP7088927A
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English (en)
Inventor
Takuya Umeda
卓也 梅田
Keiji Tachikawa
景士 立川
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い転送効率を有するCCD固体撮像装置を
提供する。 【構成】 フォトダイオード・フォトダイオード間に位
置する分離用p型領域形成の半導体製造マスク1を、C
CDチャネルn型ウェル形成マスク3の端から0.3〜
0.7μmの位置になるまで拡げ、分離部断面位置8で
上記のフォトダイオード・フォトダイオード間に位置す
る分離用p型領域がCCDチャネルn型ウェル内に0〜
0.2μm突き出す構造を形成することにより、CCD
チャネルの空乏化電位が分離部断面位置8でフォトダイ
オード部断面位置9より低くなる構造が可能となる。こ
れにより、電荷転送時に生じる分離部断面位置8での信
号電荷のトラップを抑止し、高い転送効率を実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、CCD固体撮像装置
およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術におけるCCD固体撮像装置
の構造について図面を見ながら説明する。図6は従来の
技術のCCD固体撮像装置の一画素部における製造マス
クおよび基板表面での構造図を示す。図6において、上
記画素部は、素子分離用p型領域形成マスク2、CCD
チャネルn型ウェル形成マスク3、フォトダイオードn
型領域形成マスク4、転送ゲート形成マスク5、ノイズ
低減用表面p型領域形成マスク6、上記フォトダイオー
ド・フォトダイオード間の分離用p型領域形成マスク2
3の各半導体製造マスクを用い、不純物イオン注入、熱
処理により形成される。図6に示すフォトダイオード部
断面位置9および分離部断面位置8でのCCD固体撮像
素子の断面構造をそれぞれ図3、図7に示す。
【0003】また近年の素子の微細化により、固体撮像
素子の光感度の低下が問題になっており、この解決のた
め、図6に示す転送ゲート形成マスク5により形成され
た転送ゲート端25が、CCDチャネルn型ウエル形成
マスク3により形成されたCCDチャネルn型ウェルに
より接近した構造が必要となっている。
【0004】従来の技術では、図3に示すフォトダイオ
ード部断面においてノイズ低減用表面p型領域15を、
転送ゲート12形成後にこれをマスクとしてセルフアラ
イメントでボロンを注入することにより形成している。
このため、転送ゲート端がCCDチャネルn型ウエル1
1に接近した構造を採用すると、フォトダイオード部断
面において高濃度のノイズ低減用表面p型領域15がC
CDチャネルn型ウエル11に接近し、CCDチャネル
n型ウエル11の実効幅が狭くなる。
【0005】これに対し、図7に示す分離部断面におい
ては、前述のノイズ低減用表面p型領域15が存在せ
ず、また、フォトダイオード・フォトダイオード間に位
置する分離用p型領域26も、その形成マスク23がC
CDチャネル端より離れて配置されているため、高濃度
のp型領域がCCDチャネルn型ウエル11に接近する
ことがなく、CCDチャネルn型ウエル11の実効幅が
狭くなる現象が起こらない。この結果として、図6に示
す素子分離用p型領域とCCDチャネルn型ウェルの接
合部24が、分離断面位置8でフォトダイオード断面位
置9に比べて幅広い構造となる。すなわち、図3、図7
に示すCCDチャネルn型ウェル11が図7に示す分離
部断面で図3に示すフォトダイオード部断面より幅広い
構造となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術には以下の問題がある。上記の分離部断面で素子
分離用p型領域とCCDチャネルn型ウェルの接合部2
4がフォトダイオード部断面より広くなる構造となるこ
とにより、CCDチャネルの空乏化時の電位の最大値
が,分離部断面8でフォトダイオード部断面9より高く
なる。この結果、図8に示すような、電荷転送の一状態
の転送ゲートA17、転送ゲートB18にHighレベ
ルの電位が印加され、転送ゲートC19にLowレベル
の電位が印加された状態では、CCDチャネル内の電荷
転送方向での電位、電荷分布は図8のような状態とな
り、分離部断面位置8でフォトダイオード部断面位置9
よりCCDチャネルの空乏化電位が高くなる。また、図
8に示す転送ゲートA下のCCDチャネル内に蓄積され
た信号電荷22を、転送ゲートB下に転送するため、転
送ゲートAの電位をHighレベルからLowレベルに
過渡的に引き下げた場合のCCDチャネル内の電位、信
号電荷分布は図9に示すような状態になる。すなわち、
転送ゲートA下の信号電荷を転送ゲートB下に転送する
ため、転送ゲートAの電位をHighレベルからLow
レベルに過渡的に引き下げた場合に、図8に示す分離部
断面位置8とフォトダイオード部断面位置9とのCCD
チャネルの空乏化電位の差から、図9に示すように、フ
ォトダイオード部断面位置9にポテンシャル障壁27が
発生し、分離部断面位置8に転送残り28が生じる。こ
の結果、CCD固体撮像装置の転送効率の低下が起こ
る。
【0007】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るもので、素子の微細化による光感度の低下を防ぐと同
時に、十分高い転送効率を有するCCD固体撮像装置お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のCCD固体撮像装置の製造方法は、従来技
術の製造工程におけるフォトダイオード・フォトダイオ
ード間に位置する素子分離用p型領域の注入用半導体製
造マスクを変更し、CCDチャネルn型ウェル形成マス
ク端からの位置が0.3〜0.7μmになるまで上記分
離用p型領域形成マスクを拡げ、30〜100keVの
注入エネルギー、3×1011〜3×10 12/cm2 のド
ーズ量でボロンを注入し、かつ900〜1100度の熱
処理を行うことにより、上記フォトダイオード・フォト
ダイオード間に位置する素子分離用p型領域を形成する
ものである。
【0009】上記製造方法の採用により、本発明のCC
D固体撮像装置は、フォトダイオード・フォトダイオー
ド間に位置する分離用p型領域がCCDチャネルn型ウ
ェル内に0〜0.2μm突き出す構造としたものであ
る。
【0010】
【作用】上記構造により、図6に示す分離部断面8での
CCDチャネルの空乏化電位がフォトダイオード部断面
9での空乏化電位より低くなり、この結果、CCDチャ
ネルの分離部断面位置での転送電荷のトラップが抑止さ
れ転送効率の向上が実現できる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の一実施例のCCD
固定撮像装置の一画素部における製造マスクおよび基板
表面での構成図である。第1図において、1は本発明の
一実施例におけるフォトダイオード・フォトダイオード
間に位置する素子分離用p型領域形成の半導体製造マス
クを、2は素子分離用p型領域形成の半導体製造マスク
を、3はCCDチャネルn型ウェル形成の半導体製造マ
スクを、4はフォトダイオードn型領域形成の半導体製
造マスクを、5は転送ゲート形成の半導体製造マスク
を、6はノイズ低減用表面p型領域形成の半導体製造マ
スクを示し、前述のフォトダイオード・フォトダイオー
ド間に位置する素子分離用p型領域形成マスク1はCC
Dチャネルn型ウエル形成マスク3の端から0.3〜
0.7μmの位置になるまで拡げられている。7はマス
クにより形成された素子分離用p型領域およびCCDチ
ャネルn型ウエル間に位置する接合部を、8は分離部断
面位置を、9はフォトダイオード部断面位置を示す。
【0012】図2は本発明の一実施例における分離部断
面でのCCDチャネルの断面構造図、図3は本発明の一
実施例におけるフォトダイオード部断面でのCCDチャ
ネルの断面構成図である。図2において、10はフォト
ダイオード・フォトダイオード間に位置する素子分離用
p型領域を、11はCCDチャネルn型ウェルを、12
は転送ゲートを、13はCCDチャネルおよびフォトダ
イオード部を形成する固体撮像素子のp型ウェルを、1
4はn型基板を示す。また図3において、15はノイズ
低減用表面p型領域を、16はフォトダイオードn型領
域を示す。
【0013】図4は本発明の一実施例における電荷転送
時の一状態の三枚の転送ゲートにHighレベル、残り
の転送ゲートにLowレベルの電位を印加した状態での
CCDチャネル内の電位、信号電荷分布の模式図、図5
は本発明の一実施例における電荷転送時の一状態の二枚
の転送ゲートにHighレベル、残りの転送ゲートにL
owレベルの電位を印加した状態でのCCDチャネル内
の電位、信号電荷分布の模式図である。図4,図5にお
いて、17,18,19は転送ゲートを、20は信号電
荷が存する場合のCCDチャネル内の電位分布を、21
はCCDチャネル内の空乏化電位分布を、22は信号電
荷を示す。
【0014】本発明の一実施例における固体撮像装置の
製造方法は、図1に示すように、従来技術の固体撮像装
置のフォトダイオード・フォトダイオード間に位置する
分離用p型領域形成の半導体製造マスクを変更し、CC
Dチャネルn型ウェル形成マスク3から0.3〜0.7
μmの位置まで、30〜100keVの加速エネルギ
ー、3×1011〜3×1012/cm2 のドーズ量でボロ
ンを注入することにより、図2に示すように、CCDチ
ャネルn型ウェル11内に0〜0.2μm突き出したフ
ォトダイオード・フォトダイオード間に位置する分離用
p型領域10を形成する工程を有する。
【0015】上記構造により本発明の一実施例における
固体撮像装置は、図1に示す分離部断面8でCCDチャ
ネルの空乏化電位がフォトダイオード部断面9に比べて
0〜0.3V程度低くなる。この結果、図4に示すよう
に、電荷転送の一状態の転送ゲートA17、転送ゲート
B18にHighレベル、転送ゲートC19にLowレ
ベルの電位が印加されている状態で、分離部断面8のC
CDチャネルの空乏化電位の方がフォトダイオード部断
面9の空乏化電位より低くなる。また、図5に示すよう
に、図4の転送ゲートA下に蓄積された信号電荷22を
転送ゲートB下に転送するため、転送ゲートAの電位を
HighレベルからLowレベルに過渡的に変化させた
後も、図9の従来技術におけるようなポテンシャル障壁
27が発生せず、従来技術におけるような転送残り28
の発生が抑止される。この結果、素子の微細化に伴い低
下するCCD固体撮像装置の光感度を向上させるため、
転送ゲートをCCDチャネルn型ウェルに接近させた構
造を採用しても、転送効率が低下することがなく、素子
の微細化に伴う光感度の低下の抑止と十分高い転送効率
の両立が可能となる。
【0016】なお、上記の製造方法の条件は、CCDチ
ャネルの取扱い電荷量の急激な低下を防ぐとともに、転
送効率の低下が抑止できるよう、シミュレーション・実
験により最適化されたものである。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、CCDチ
ャネルの空乏化電位がCCDチャネルの分離部断面位置
でCCDチャネルのフォトダイオード部断面位置より低
くなるように構成し、これにより、電荷転送時に生じる
分離部断面位置での信号電荷のトラップを抑止でき、高
い転送効率を実現できる。したがって、素子の微細化に
伴い低下するCCD固体撮像装置の光感度を向上させる
ために転送ゲートをCCDチャネル型ウエルに接近させ
る構造を採用しても、転送効率が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるCCD固体撮像装置
の製造マスクおよび基板表面での構造図。
【図2】本発明の一実施例における分離部断面でのCC
Dチャネルの断面構造図。
【図3】本発明の一実施例におけるフォトダイオード部
断面でのCCDチャネルの断面構造図。
【図4】本発明の一実施例における電荷転送時の一状態
の三枚の転送ゲートにHighレベル、残りの転送ゲー
トにLowレベルの電位を印加した状態でのCCDチャ
ネル内の電位、信号電荷分布の模式図。
【図5】本発明の一実施例における電荷転送時の一状態
の二枚の転送ゲートにHighレベル、残りの転送ゲー
トにLowレベルの電位を印加した状態でのCCDチャ
ネル内の電位、信号電荷分布の模式図。
【図6】従来技術におけるCCD固体撮像装置の製造マ
スクおよび基板表面での構造図。
【図7】従来技術における分離部断面でのCCDチャネ
ルの断面構造図。
【図8】従来技術における電荷転送時の一状態の三枚の
転送ゲートにHighレベル、残りの転送ゲートにLo
wレベルの電位を印加した状態でのCCDチャネル内の
電位、信号電荷分布の模式図。
【図9】従来技術における電荷転送時の一状態の二枚の
転送ゲートにHighレベル、残りの転送ゲートにLo
wレベルの電位を印加した状態でのCCDチャネル内の
電位、信号電荷分布の模式図。
【符号の説明】
1 フォトダイオード・フォトダイオード間に位置する
分離用p型領域形成マスク 2 素子分離用p型領域形成マスク 3 CCDチャネルn型ウェル形成マスク 4 フォトダイオードn型領域形成マスク 5 転送ゲート形成マスク 6 ノイズ低減用表面p型領域形成マスク 7 CCDチャネルn型ウェルと素子分離用p型領域の
接合部 8 分離部断面位置 9 フォトダイオード部断面位置 10 フォトダイオード・フォトダイオード間に位置す
る分離用p型領域 11 CCDチャネルn型ウェル 12 転送ゲート 13 CCD固体撮像素子のp型ウェル 14 n型基板 15 ノイズ低減用表面p型領域 16 フォトダイオードn型ウェル 17 転送ゲートA 18 転送ゲートB 19 転送ゲートC 20 信号電荷が存在する場合のCCDチャネル内の電
位分布 21 CCDチャネル内の空乏化電位(信号電荷が存在
しない場合の電位)分布 22 信号電荷 23 従来技術におけるフォトダイオード・フォトダイ
オード間に位置する分離用p型領域形成マスク 24 従来技術におけるCCDチャネルn型ウェルと分
離領域の接合部 25 転送ゲート端 26 従来技術におけるフォトダイオード・フォトダイ
オード間に位置する分離用p型領域 27 従来技術における分離部断面位置とフォトダイオ
ード部断面位置のCCDチャネル空乏化電位の違いによ
り生じるポテンシャル障壁 28 従来技術における転送残り電荷

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトダイオードおよびCCD転送チャ
    ネルをアレイ状に配列したCCD固体撮像装置におい
    て、フォトダイオード・フォトダイオード間に位置する
    分離用p型領域を、CCDチャネルのn型不純物ウェル
    内に0〜0.2μm突き出させて構成したことを特徴と
    する固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 フォトダイオードおよびCCD転送チャ
    ネルをアレイ状に配列したCCD固体撮像装置の製造方
    法であって、30〜100keVの注入エネルギー、3
    ×1011〜3×1012/cm2 のドーズ量でCCDチャ
    ネルn型ウェル形成マスク端から0.3〜0.7μmの
    位置までボロンを注入し、900〜1100度の熱処理
    により、n型基板表面のCCDチャネルn型ウェル内に
    0〜0.2μm突き出したフォトダイオード・フォトダ
    イオード間に位置するp型不純物の分離領域を形成する
    ことを特徴とした固体撮像装置の製造方法。
JP7088927A 1995-04-14 1995-04-14 固体撮像装置およびその製造方法 Pending JPH08288492A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6853044B1 (en) * 1999-06-29 2005-02-08 Hynix Semiconductor Inc. Image sensor with improved dynamic range by applying negative voltage to unit pixel
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