JPH0855976A - Ccd映像素子 - Google Patents

Ccd映像素子

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JPH0855976A
JPH0855976A JP7195767A JP19576795A JPH0855976A JP H0855976 A JPH0855976 A JP H0855976A JP 7195767 A JP7195767 A JP 7195767A JP 19576795 A JP19576795 A JP 19576795A JP H0855976 A JPH0855976 A JP H0855976A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリア
を形成して光の乱反射により光電変換領域以外の領域で
生成された信号電荷が光電変換領域に流入するのを防止
する。 【構成】 本発明のCCD映像素子は、ホトダイオード
領域の上側及び側面に各々高濃度の第2導電型のチャン
ネルストップ層とポテンシャル・バリア用第2導電型の
高濃度不純物拡散層を形成させ、前記ホトダイオード領
域、第2導電型の高濃度不純物拡散層及びチャンネルス
トップ領域を全て囲むように第2導電型の井戸領域内に
第2導電型の不純物拡散層で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCCD映像素子に係り、
特に光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリアを形成
してスミア現象を減少させるのに適するようにしたCC
D映像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、CCD映像素子は、シリコン等
からなる半導体基板上に複数個の光電変換素子PDと光
電変換素子により形成された映像信号電荷を垂直方向に
転送するための垂直電荷転送領域と、垂直方向に転送さ
れた映像信号電荷を水平方向に転送するための水平電荷
転送領域と、水平方向に転送された映像信号電荷をセン
シングするセンス増幅器となどを備えてなる固体撮像素
子である。
【0003】以下、添付図面を参照して従来のCCD映
像素子の製造方法を説明すると、次の通りである。従来
のCCD映像素子の構造断面図である図1のように、n
型の半導体基板1にP-型井戸2が形成され、前記P-
井戸2領域内に一定の間隔を置いてn+ 型ホトダイオー
ド領域PD4とn+ 型垂直電荷転送領域VCCD3とが
形成される。n+ 型ホトダイオード領域4は、P- 型井
戸2にn型不純物を高濃度で注入して形成し、その表面
にポテンシャル・バリア形成用P+ 層9が形成されてP
NPNからなるP−N接合を形成する。
【0004】前記図面にはP- 型井戸2内に一つのホト
ダイオード領域4と垂直電荷転送領域3のみが図示され
ているが、実際には複数個のホトダイオード4と複数個
の垂直電荷転送領域がP- 型井戸内に繰り返し形成され
ている。
【0005】つぎに、ゲート絶縁膜5が基板の全面に形
成され、前記垂直電荷転送領域VCCD3の上部のゲー
ト絶縁膜5上にポリゲート6が形成され、前記ポリゲー
ト6を覆うようにホトダイオード領域4を除いたゲート
絶縁膜5上に絶縁膜7が形成され、ホトダイオード領域
4以外の部分に光が入射されるのを防止するための金属
遮光層8がホトダイオード領域4以外の絶縁膜7上に形
成される。
【0006】前記のような工程を含んで形成された従来
のCCD映像素子の動作を説明すると、次の通りであ
る。光がホトダイオード領域4に照射されると、P−N
接合構造のホトダイオード領域PD4で映像信号電荷が
生成され、ホトダイオード領域に蓄積される。ホトダイ
オード領域4に蓄積された映像信号電荷は、ポリゲート
6に加えられる転送信号により垂直電荷転送領域VCC
D3に転送される。
【0007】しかし、前記従来のCCD映像素子は、ホ
トダイオード領域4に光が照射されるとき、光がホトダ
イオード領域4にのみ限定的に入射されて信号が生成す
るのではなく、光が乱反射されてP- 型井戸2内に信号
が生成する。P- 型井戸2で生成されたこの信号電荷は
ノイズ電荷になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】即ち、図2に示すよう
にP- 型井戸領域2のポテンシャル・バリアが低いた
め、P- 型井戸2領域で生成された信号電荷は、ホトダ
イオード領域4に流入してきてホトダイオード領域4で
生成された映像信号電荷とともに垂直電荷転送領域VC
CDに転送されて水平HCCDとセンス増幅器(未図
示)を通じて映像で出力される。従って、映像がにじむ
スミア現象が生じる問題があった。
【0009】上記問題点を解決するため、本発明の目的
は、光電変換領域の周囲にポテンシャル・バリアを形成
して光の乱反射により光電変換領域以外の領域で生成さ
れた信号電荷が光電変換領域に流入するのを防止し、こ
れによりスミア現象を減少させることのできるCCD映
像素子を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のCCD映像素子は、第1導電型の半導体基板
と、半導体基板上に形成された低濃度の第2導電型の井
戸と、前記低濃度第2導電型の井戸領域内に形成された
高濃度の第2導電型の垂直電荷転送領域VCCDと、前
記垂直電荷転送領域と一定の間隔を置いて前記井戸内に
形成された第2導電型の高濃度ホトダイオード領域と、
前記ホトダイオード領域の上側及び側面に各々形成され
た高濃度の第2導電型のチャンネルストップ層とポテン
シャル・バリア用第2導電型の高濃度不純物拡散層と、
前記ホトダイオード領域、第2導電型の高濃度不純物拡
散層及びチャンネルストップ領域を全て囲むように第2
導電型の井戸領域内に形成された第2導電型の不純物拡
散層と、基板の全面に形成されるゲート絶縁膜と、前記
垂直電荷転送領域の上側のゲート絶縁膜上に形成される
ポリゲートと、前記ポリゲートを覆うようにホトダイオ
ード領域を除いたゲート絶縁膜上に形成された絶縁膜
と、前記ホトダイオード領域を除いた絶縁膜上に形成さ
れる金属遮光層とを含んでなることを特徴とする。
【0011】
【実施例】図3は本発明の実施例によるCCD映像素子
の断面構造を示す。本発明のCCD映像素子は、図3に
示すように、n型半導体基板21と、n型半導体基板2
1上に形成された低濃度のP- 型井戸22と、P- 型井
戸22内に形成された高濃度のn+ 型ホトダイオード領
域24と、P- 型井戸22内にホトダイオード領域24
と一定の間隔を置いて形成されたVCCD領域26と、
ホトダイオード領域24の表面に形成されたポテンシャ
ル・バリア形成用高濃度P+ 型層25と、P- 型井戸2
2内に前記n+ 型ホトダイオード領域24とP+ 型層2
5を囲むように形成されたスミア防止用P型不純物拡散
層23と、基板の全面に形成されたゲート絶縁膜27
と、ゲート絶縁膜27の上で前記VCCD領域26に対
応する位置に形成された転送信号印加用ポリゲート28
と、ポリゲート28を囲むようにホトダイオード領域2
4の上部を除いたゲート絶縁膜27上に形成された絶縁
膜29と、ホトダイオード領域24を除いた絶縁膜29
の表面上に形成された金属遮光層30とを含む。そし
て、P型不純物拡散層23内のホトダイオード領域24
の側面に形成されたP+ 型のチャンネルストップ領域3
1をさらに含む。
【0012】前記構造を有する本発明のCCD映像素子
の製造方法を説明すると、次の通りである。まず、n型
半導体基板21に低濃度のP型不純物イオンを注入して
n型半導体基板21内に低濃度P- 型井戸22を形成
し、前記低濃度P- 型井戸22内に垂直電荷転送領域V
CCD26を形成する。次に、前記垂直電荷転送領域2
6の間の低濃度P- 型井戸22領域内に、後続工程で形
成されるホトダイオード領域より広い幅を有するように
P型不純物を高エネルギーのイオン注入装備で注入して
P型不純物拡散層23を形成する。そして、前記P型不
純物拡散層23内に高濃度n+ 型不純物をイオン注入し
てホトダイオード領域24を形成する。つぎに、前記ホ
トダイオード領域24に高濃度のP+ 型不純物をイオン
注入して、ホトダイオードの側面にはチャンネルストッ
プ層31を形成し、ホトダイオード領域24の表面には
+ 型層25を形成する。
【0013】従って、ホトダイオード領域はPNPP構
造を有する。そして、基板の全面にわたり酸化膜と窒化
膜を順次蒸着してONO(Oxide−Nitride
−Oxide)からなるゲート絶縁膜27を形成し、前
記垂直電荷転送領域VCCD26の上側のゲート絶縁膜
27上にポリゲート28を形成する。ホトダイオード領
域24を除いたゲート絶縁膜27上に絶縁膜29を形成
し、その上に垂直電荷転送領域VCCD26に光が照射
されるのを防止するため金属遮光層30を形成する。
【0014】図4(A)(B)は、各々図3のB−B′
線に沿ったCCD映像素子の電位分布図とドーズ量フロ
ファイール図である。図4(A)(B)に示すように、
光電変換領域であるホトダイオード領域24の周囲に形
成されたP型不純物拡散層23がポテンシャル・バリア
層としての役を果たして、従来のCCD映像素子より
“a”だけの高い電位を形成することにより、光の乱反
射等によりP- 型井戸22内にノイズ電荷が発生しても
P型不純物拡散層23により形成されたポテンシャル・
バリアによってノイズ電荷がホトダイオード領域に流入
せず、半導体基板21へ抜け出すことになる。従って、
映像信号電荷以外の電荷がホトダイオード領域の電荷蓄
積領域に流入するのを防止してスミア現象を抑制する。
【0015】
【発明の効果】前記本発明によれば、ホトダイオード領
域の周辺にポテンシャル・バリア層を形成することによ
り、光の乱反射等によりホトダイオード領域以外の領域
でノイズ電荷が発生してもホトダイオード領域にノイズ
電荷が流入するのを防止してスミア現象を抑制し、これ
により素子の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のCCD映像素子の構造断面図である。
【図2】 図1のA−A′線に沿った従来のCCD映像
素子の電位分布図である。
【図3】 本発明の実施例によるCCD映像素子の構造
断面図である。
【図4】 図3のB−B′線に沿った電位分布図及び各
領域のドーズ量フロファイール図である。
【符号の説明】
21…n型半導体基板、22…低濃度P型井戸、23…
P型不純物拡散領域、24…ホトダイオード領域、25
…PDP領域、26…VCCD領域、27…ゲート絶縁
膜、28…ポリゲート、29…絶縁膜、30…金属遮光
層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 半導体基板上に形成された低濃度の第2導電型の井戸
    と、 前記低濃度第2導電型の井戸領域内に形成された高濃度
    の第2導電型の垂直電荷転送領域VCCDと、 前記垂直電荷転送領域と一定の間隔を置いて井戸内に形
    成された第2導電型の高濃度ホトダイオード領域と、 前記ホトダイオード領域の上側及び側面に各々形成され
    た高濃度の第2導電型のチャンネルストップ層とポテン
    シャル・バリア用高濃度の第2導電型の不純物拡散層
    と、 前記ホトダイオード領域、高濃度の第2導電型の不純物
    拡散層及びチャンネルストップ領域を全部囲むように低
    濃度の井戸領域内に形成された第2導電型の不純物拡散
    層と、 基板の全面に形成されるゲート絶縁膜と、 前記垂直電荷転送領域の上側のゲート絶縁膜上に形成さ
    れるポリゲートと、 前記ポリゲートを囲むようにホトダイオード領域を除い
    たゲート絶縁膜上に形成された絶縁膜と、 前記ホトダイオード領域を除いた絶縁膜上に形成される
    金属遮光層とを含んでなることを特徴とするCCD映像
    素子。
  2. 【請求項2】 ゲート絶縁膜はONO(Oxide−N
    itride−Oxide)層からなることを特徴とす
    る請求項1記載のCCD映像素子。
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