JPH09266296A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH09266296A JPH09266296A JP8074091A JP7409196A JPH09266296A JP H09266296 A JPH09266296 A JP H09266296A JP 8074091 A JP8074091 A JP 8074091A JP 7409196 A JP7409196 A JP 7409196A JP H09266296 A JPH09266296 A JP H09266296A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffusion layer
- type diffusion
- type
- ccd register
- conductivity type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 112
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 28
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/14843—Interline transfer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電荷転送部にCCD(電荷結合素子)を用いた
CCD型固体撮像装置で、フォトダイオードと垂直CC
Dレジスタを別々に設けたインターライン転送型固体撮
像装置において、スミアの低減と電荷転送効率の改善と
を実現すること。 【解決手段】転送チャネル(N型拡散層5)底面に接合
するP型拡散層の不純物濃度を、垂直CCDレジスタの
電荷転送方向に沿って打ち分け、かつ、その両側の領域
(6−21,6−22)の不純物濃度よりも中央部の領
域(6−1)の不純物濃度を低くする。
CCD型固体撮像装置で、フォトダイオードと垂直CC
Dレジスタを別々に設けたインターライン転送型固体撮
像装置において、スミアの低減と電荷転送効率の改善と
を実現すること。 【解決手段】転送チャネル(N型拡散層5)底面に接合
するP型拡散層の不純物濃度を、垂直CCDレジスタの
電荷転送方向に沿って打ち分け、かつ、その両側の領域
(6−21,6−22)の不純物濃度よりも中央部の領
域(6−1)の不純物濃度を低くする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
し、とくにインターライン転送型固体撮像装置に関する
ものである。
し、とくにインターライン転送型固体撮像装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図2は、電荷転送部にCCD(電荷結合
素子)を用いたCCD型固体撮像装置で、フォトダイオ
ードと垂直CCDレジスタを別々に設けたインターライ
ン転送型固体撮像装置の、概略の構成を説明するための
図である。
素子)を用いたCCD型固体撮像装置で、フォトダイオ
ードと垂直CCDレジスタを別々に設けたインターライ
ン転送型固体撮像装置の、概略の構成を説明するための
図である。
【0003】この種の固体撮像装置は、例えば、電子情
報通信学会誌、1989年9月、第J72−C−II
巻、第9号、第871頁−第878頁に開示されてい
る。半導体基板100上にフォトダイオード101が列
状に配列されており、各フォトダイオード列に対応して
垂直CCDレジスタ102が設けられている。フォトダ
イオード101と垂直CCDレジスタ102の間には電
荷読み出しゲート領域103が形成されている。垂直C
CDレジスタ102の端には水平CCDレジスタ104
が設けられており、水平CCDレジスタ104の一端に
は電荷検出部105及び出力増幅器106が形成されて
いる。なお、破線で囲んだ部分が単位画素107であ
る。
報通信学会誌、1989年9月、第J72−C−II
巻、第9号、第871頁−第878頁に開示されてい
る。半導体基板100上にフォトダイオード101が列
状に配列されており、各フォトダイオード列に対応して
垂直CCDレジスタ102が設けられている。フォトダ
イオード101と垂直CCDレジスタ102の間には電
荷読み出しゲート領域103が形成されている。垂直C
CDレジスタ102の端には水平CCDレジスタ104
が設けられており、水平CCDレジスタ104の一端に
は電荷検出部105及び出力増幅器106が形成されて
いる。なお、破線で囲んだ部分が単位画素107であ
る。
【0004】フォトダイオード101で光電変換された
電荷は、読み出しゲート領域103を介して垂直CCD
レジスタ102に転送される。読み出された電荷は垂直
CCDレジスタ102により水平CCDレジスタ104
まで転送され、さらに水平CCDレジスタ104により
電荷検出部105まで転送され、出力増幅器106を介
して出力される。
電荷は、読み出しゲート領域103を介して垂直CCD
レジスタ102に転送される。読み出された電荷は垂直
CCDレジスタ102により水平CCDレジスタ104
まで転送され、さらに水平CCDレジスタ104により
電荷検出部105まで転送され、出力増幅器106を介
して出力される。
【0005】図3は従来のインターライン転送型固体撮
像装置の単位画素の水平方向の断面構造を説明するため
の図である。図3においてシリコンでなるN型半導体基
板1の表面部にP- 型ウェル2が設けられている。P-
型ウェル2の表面部には、フォトダイオード101を構
成するN型光電変換部3が設けられており、その表面に
は暗電流を低減するためのP+ 型拡散層4が設けられて
いる。また、垂直CCDレジスタ102を構成するN型
拡散層5及びその下部に接してP型拡散層6が設けられ
ている。フォトダイオード101とそれに対応する垂直
CCDレジスタ102との間には電荷読み出しゲート領
域8(103)が設けられており、反対側の垂直CCD
レジスタとの間にはP+ 型素子分離層7が設けられてい
る。
像装置の単位画素の水平方向の断面構造を説明するため
の図である。図3においてシリコンでなるN型半導体基
板1の表面部にP- 型ウェル2が設けられている。P-
型ウェル2の表面部には、フォトダイオード101を構
成するN型光電変換部3が設けられており、その表面に
は暗電流を低減するためのP+ 型拡散層4が設けられて
いる。また、垂直CCDレジスタ102を構成するN型
拡散層5及びその下部に接してP型拡散層6が設けられ
ている。フォトダイオード101とそれに対応する垂直
CCDレジスタ102との間には電荷読み出しゲート領
域8(103)が設けられており、反対側の垂直CCD
レジスタとの間にはP+ 型素子分離層7が設けられてい
る。
【0006】N型半導体基板1の表面上には二酸化シリ
コン膜や窒化シリコン膜などからなる絶縁膜9−1が設
けられており、N型拡散層5の上部の領域には多結晶シ
リコン膜などからなる垂直CCDレジスタ102の転送
ゲート電極10が設けられている。さらに、その上部に
は、絶縁膜9−2を介して、タングステン膜やアルミニ
ウム膜などからなる遮光膜11が設けられている。
コン膜や窒化シリコン膜などからなる絶縁膜9−1が設
けられており、N型拡散層5の上部の領域には多結晶シ
リコン膜などからなる垂直CCDレジスタ102の転送
ゲート電極10が設けられている。さらに、その上部に
は、絶縁膜9−2を介して、タングステン膜やアルミニ
ウム膜などからなる遮光膜11が設けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】フォトダイオードから
読み出された電荷(ここでは電子)が垂直CCDレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直CCDレジスタのN型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの1つの原因とし
て、このN型拡散層の周囲のP- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってN型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにN型拡散層の下部にはP型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってN型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはP型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁の大きくする方が有利である。し
かし、P型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直CCDレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のN型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、N型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とN型拡散層との間の容量C1とN型
拡散層とP型拡散層とのPN接合容量C2との比に依存
する。C1に比べC2が大きいほどN型拡散層内の電位
差が小さくなる。P型拡散層の不純物濃度が低くなると
C2が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
読み出された電荷(ここでは電子)が垂直CCDレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直CCDレジスタのN型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの1つの原因とし
て、このN型拡散層の周囲のP- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってN型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにN型拡散層の下部にはP型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってN型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはP型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁の大きくする方が有利である。し
かし、P型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直CCDレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のN型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、N型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とN型拡散層との間の容量C1とN型
拡散層とP型拡散層とのPN接合容量C2との比に依存
する。C1に比べC2が大きいほどN型拡散層内の電位
差が小さくなる。P型拡散層の不純物濃度が低くなると
C2が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
【0008】従って本発明の目的は、スミアの低減及び
電荷転送効率の向上が可能な固体撮像装置を提供するこ
とにある。
電荷転送効率の向上が可能な固体撮像装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
CCDレジスタと、該垂直CCDレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平CCDレジスタと、該水平CC
Dレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直CCDレ
ジスタが第1導電型半導体基板の表面部に設けられた第
2導電型ウェル内に形成された第1導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第2導電型拡散層並び、前記第1導
電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の転
送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置におい
て、前記第1導電型拡散層が中央部の第1の拡散層とそ
の両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度の
第2の拡散層とでなるというものである。
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
CCDレジスタと、該垂直CCDレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平CCDレジスタと、該水平CC
Dレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直CCDレ
ジスタが第1導電型半導体基板の表面部に設けられた第
2導電型ウェル内に形成された第1導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第2導電型拡散層並び、前記第1導
電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の転
送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置におい
て、前記第1導電型拡散層が中央部の第1の拡散層とそ
の両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度の
第2の拡散層とでなるというものである。
【0010】第2導電型ウェル内の少数キャリアが第1
導電型拡散層へ流入するのを防ぐ電位障壁を高くし、電
荷転送チャネルである第1導電型拡散層の中央でPN接
合容量を小さくする。
導電型拡散層へ流入するのを防ぐ電位障壁を高くし、電
荷転送チャネルである第1導電型拡散層の中央でPN接
合容量を小さくする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図1は本発明によるインターライ
ン転送型固体撮像装置の単位画素の断面構造を説明する
ための図である。図1においてシリコンでなるN型半導
体基板1の表面部にP- 型ウェル2が設けられている。
P- 型ウェル2内には、フォトダイオードを構成するN
型光電変換部3が設けられており、その表面には暗電流
を低減するためのP+ 型拡散層4が設けられている。ま
た、垂直CCDレジスタ102(図2)を構成するN型
拡散層5及びその下部に接して第1のP型拡散層6−1
及びその両側に第2のP型拡散層6−21,6−22が
設けられている。ここで、第1のP型拡散層6−1の不
純物濃度は第2のP型拡散層6−21,6−22の不純
物濃度よりも低くなっている。フォトダイオード101
とそれに対応する垂直CCDレジスタ102との間には
電荷読み出しゲート領域8(103)が設けられてお
り、反対側の垂直CCDレジスタとの間にはP+ 型素子
分離層7が設けられている。N型半導体基板1の表面上
には二酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などからなる絶
縁膜9−1が設けられており、N型拡散層5の上部の領
域には多結晶シリコン膜などからなる垂直CCDレジス
タ102の転送ゲート電極10が設けられている。さら
に、その上部には、絶縁膜9−2を介して、タングステ
ン膜やアルミニウム膜などからなる遮光膜11が設けら
れている。
を参照して説明する。図1は本発明によるインターライ
ン転送型固体撮像装置の単位画素の断面構造を説明する
ための図である。図1においてシリコンでなるN型半導
体基板1の表面部にP- 型ウェル2が設けられている。
P- 型ウェル2内には、フォトダイオードを構成するN
型光電変換部3が設けられており、その表面には暗電流
を低減するためのP+ 型拡散層4が設けられている。ま
た、垂直CCDレジスタ102(図2)を構成するN型
拡散層5及びその下部に接して第1のP型拡散層6−1
及びその両側に第2のP型拡散層6−21,6−22が
設けられている。ここで、第1のP型拡散層6−1の不
純物濃度は第2のP型拡散層6−21,6−22の不純
物濃度よりも低くなっている。フォトダイオード101
とそれに対応する垂直CCDレジスタ102との間には
電荷読み出しゲート領域8(103)が設けられてお
り、反対側の垂直CCDレジスタとの間にはP+ 型素子
分離層7が設けられている。N型半導体基板1の表面上
には二酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などからなる絶
縁膜9−1が設けられており、N型拡散層5の上部の領
域には多結晶シリコン膜などからなる垂直CCDレジス
タ102の転送ゲート電極10が設けられている。さら
に、その上部には、絶縁膜9−2を介して、タングステ
ン膜やアルミニウム膜などからなる遮光膜11が設けら
れている。
【0012】N型拡散層5の周囲のP- 型2ウェル内で
発生した電子がN型拡散層5に侵入する主要な経路はN
型光電変換部3に近い部分の第2のP型拡散層6−2
1,6−22を介する経路であり、第2のP型拡散層の
不純物濃度を高くして、電子に対する電位障壁を高くす
ることによってスミアを低減できる。
発生した電子がN型拡散層5に侵入する主要な経路はN
型光電変換部3に近い部分の第2のP型拡散層6−2
1,6−22を介する経路であり、第2のP型拡散層の
不純物濃度を高くして、電子に対する電位障壁を高くす
ることによってスミアを低減できる。
【0013】電荷転送効率を律するのは、フリンジ電界
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第1のP型拡散層が設けられているので、N型拡散
層5と第1のP型拡散層6−21,6−22との間の空
乏層の厚さを大きくでき、単位面積当りのPN整合容量
は小さくなる。
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第1のP型拡散層が設けられているので、N型拡散
層5と第1のP型拡散層6−21,6−22との間の空
乏層の厚さを大きくでき、単位面積当りのPN整合容量
は小さくなる。
【0014】そのため、相対的に転送ゲート電極とN型
拡散層との間の単位面積当りの容量が大きくなり、転送
ゲート電極の電位が変化した時に、N型拡散層の信号電
荷が蓄積されている部分の電位変動が大きくなり、転送
チャネル中央部での電荷転送のフリンジ電界が大きくな
り、転送効率を確保できる。
拡散層との間の単位面積当りの容量が大きくなり、転送
ゲート電極の電位が変化した時に、N型拡散層の信号電
荷が蓄積されている部分の電位変動が大きくなり、転送
チャネル中央部での電荷転送のフリンジ電界が大きくな
り、転送効率を確保できる。
【0015】まず第1の実施例について説明すると、第
1のP型拡散層6−1の不純物濃度は0.8×1016c
m-3程度、その両側の第2のP型拡散層6−21,6−
22の不純物濃度は2.0×1016cm-3程度とする。
また、N型拡散層の不純物濃度は0.8×1017cm-3
程度、深さは0.6μm程度、第1のP型拡散層の幅は
1μm程度、その両側の第2のP型拡散層の幅は各1μ
m程度とする。
1のP型拡散層6−1の不純物濃度は0.8×1016c
m-3程度、その両側の第2のP型拡散層6−21,6−
22の不純物濃度は2.0×1016cm-3程度とする。
また、N型拡散層の不純物濃度は0.8×1017cm-3
程度、深さは0.6μm程度、第1のP型拡散層の幅は
1μm程度、その両側の第2のP型拡散層の幅は各1μ
m程度とする。
【0016】P型拡散層の不純物濃度が全領域2.0×
1016cm-3である場合に比べ、転送不良による信号の
転送残りの大きさは約1/10に減少させることができ
る。一方、フォトダイオードの近傍で発生した電子の拡
散に起因するスミアに対しては、フォトダイオードに近
い第2のP型拡散層部分の不純物濃度を2.0×1016
cm-3と高く設定することで、従来のように全領域が
2.0×1016cm-3である場合と同等レベルに維持で
きる。
1016cm-3である場合に比べ、転送不良による信号の
転送残りの大きさは約1/10に減少させることができ
る。一方、フォトダイオードの近傍で発生した電子の拡
散に起因するスミアに対しては、フォトダイオードに近
い第2のP型拡散層部分の不純物濃度を2.0×1016
cm-3と高く設定することで、従来のように全領域が
2.0×1016cm-3である場合と同等レベルに維持で
きる。
【0017】次に、第2の実施例について説明すると第
1のP型拡散層6−1の不純物濃度は1.2×1016c
m-3程度、その両側の第2のP型拡散層6−21,6−
22の不純物濃度は2.0×1016cm-3程度とする。
また、N型拡散層5の不純物濃度は1.0×1017cm
-3程度、深さは0.6μm程度、第1のP型拡散層の幅
は1μm程度、その両側の第2のP型拡散層の幅は各1
μm程度とする。第2の実施例では第1のP型拡散層の
不純物濃度が第1の実施例より高いため、第1の実施例
に比べると転送残りは大きいが、それでもP型拡散層の
不純物濃度が全領域2.0×1016cm-3である場合に
比べ、転送不良による信号の転送残りの大きさは約1/
5に減少させることができる。一方、フォトダイオード
の近傍で発生した電子の拡散に起因するスミアに対して
は、フォトダイオードに近い第2のP型拡散層部分の不
純物濃度を2.0×1016cm-3と高く設定すること
で、従来のように全領域が2.0×1016cm-3である
場合と同等レベルに維持できる。
1のP型拡散層6−1の不純物濃度は1.2×1016c
m-3程度、その両側の第2のP型拡散層6−21,6−
22の不純物濃度は2.0×1016cm-3程度とする。
また、N型拡散層5の不純物濃度は1.0×1017cm
-3程度、深さは0.6μm程度、第1のP型拡散層の幅
は1μm程度、その両側の第2のP型拡散層の幅は各1
μm程度とする。第2の実施例では第1のP型拡散層の
不純物濃度が第1の実施例より高いため、第1の実施例
に比べると転送残りは大きいが、それでもP型拡散層の
不純物濃度が全領域2.0×1016cm-3である場合に
比べ、転送不良による信号の転送残りの大きさは約1/
5に減少させることができる。一方、フォトダイオード
の近傍で発生した電子の拡散に起因するスミアに対して
は、フォトダイオードに近い第2のP型拡散層部分の不
純物濃度を2.0×1016cm-3と高く設定すること
で、従来のように全領域が2.0×1016cm-3である
場合と同等レベルに維持できる。
【0018】第2の実施例では、第1のP型拡散層の不
純物濃度とN型拡散層の不純物濃度を第1の実施例より
も濃くし、チャネル電位を第1の実施例と同じになるよ
うにしている。第2の実施例では、電荷転送効率は第1
の実施例よりも悪くなるが、N型拡散層とその下部のP
型拡散層との容量による最大転送可能電荷量は約1.2
倍になる。
純物濃度とN型拡散層の不純物濃度を第1の実施例より
も濃くし、チャネル電位を第1の実施例と同じになるよ
うにしている。第2の実施例では、電荷転送効率は第1
の実施例よりも悪くなるが、N型拡散層とその下部のP
型拡散層との容量による最大転送可能電荷量は約1.2
倍になる。
【0019】以上の説明において、第1のP型拡散層と
第2のP型拡散層はそれぞれイオン注入条件を変えて形
成できることはいうまでもない。
第2のP型拡散層はそれぞれイオン注入条件を変えて形
成できることはいうまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、転送チャ
ネルの第1導電型拡散層底面に接合する第2導電型拡散
層を中央部の第1の拡散層の不純物濃度を低くしてフリ
ンジ電界を高くし、両側の第2の拡散層の不純物濃度を
高くすることによって、固体撮像装置のスミアの低減及
び電荷転送効率の改善を達成できるという効果がある。
ネルの第1導電型拡散層底面に接合する第2導電型拡散
層を中央部の第1の拡散層の不純物濃度を低くしてフリ
ンジ電界を高くし、両側の第2の拡散層の不純物濃度を
高くすることによって、固体撮像装置のスミアの低減及
び電荷転送効率の改善を達成できるという効果がある。
【0021】
【図1】本発明による固体撮像装置の一実施の形態の単
位画素を示す断面図である。
位画素を示す断面図である。
【図2】インターライン転送型固体撮像素子の概略を示
す平面図である。
す平面図である。
【図3】従来の固体撮像装置の単位画素を示す断面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 1 N型半導体基板 2 P- 型ウェル 3 N型光電変換部 4 P+ 型拡散層 5 N型拡散層 6,6−1,6−21,6−22 P型拡散層 7 P+ 型素子分離層 8 電荷読み出しゲート領域 9−1,9−2 絶縁膜 10 転送ゲート電極 11 遮光膜 100 N型半導体基板 101 フォトダイオード 102 垂直CCDレジスタ 103 電荷読み出しゲート領域 104 水平CCDレジスタ 105 電荷検出部 106 出力増幅器
【手続補正書】
【提出日】平成9年3月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】フォトダイオードから
読み出された電荷(ここでは電子)が垂直CCDレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直CCDレジスタのN型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの1つの原因とし
て、このN型拡散層の周囲のP- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってN型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにN型拡散層の下部にはP型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってN型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはP型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁を大きくする方が有利である。し
かし、P型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直CCDレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のN型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、N型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とN型拡散層との間の容量C1とN型
拡散層とP型拡散層とのPN接合容量C2との比に依存
する。C1に比べC2が大きいほどN型拡散層内の電位
差が小さくなる。P型拡散層の不純物濃度が高くなると
C2が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
読み出された電荷(ここでは電子)が垂直CCDレジス
タを転送されている垂直転送期間に、光の入射によって
発生した電子が垂直CCDレジスタのN型拡散層に入る
とスミアという偽信号になる。スミアの1つの原因とし
て、このN型拡散層の周囲のP- 型ウェルで発生した電
子が拡散によってN型拡散層にはいることがあげられ
る。これを低減するためにN型拡散層の下部にはP型拡
散層が形成されており、電子に対する電位障壁を形成し
て、電子が拡散によってN型拡散層に入るのを抑制して
いる。スミアを低減するためにはP型拡散層の不純物濃
度を高くして電位障壁を大きくする方が有利である。し
かし、P型拡散層の不純物濃度を高くすると電荷の転送
のためのフリンジ電界が弱くなるために垂直CCDレジ
スタの電荷転送効率が悪くなるという問題がある。フリ
ンジ電界の強さは、隣接する転送ゲート電極下のN型拡
散層の電位差が小さいと弱くなり、N型拡散層の電位差
は転送ゲート電極とN型拡散層との間の容量C1とN型
拡散層とP型拡散層とのPN接合容量C2との比に依存
する。C1に比べC2が大きいほどN型拡散層内の電位
差が小さくなる。P型拡散層の不純物濃度が高くなると
C2が大きくなり、結局フリンジ電界が弱くなる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
CCDレジスタと、該垂直CCDレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平CCDレジスタと、該水平CC
Dレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直CCDレ
ジスタが第1導電型半導体基板の表面部に設けられた第
2導電型ウェル内に形成された第1導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第2導電型拡散層並びに、前記第1
導電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の
転送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置にお
いて、前記第2導電型拡散層が中央部の第1の拡散層と
その両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度
の第2の拡散層とでなるというものである。
は、複数のフォトダイオードと、該フォトダイオードの
電荷を読み出しゲートを介して受け取って転送する垂直
CCDレジスタと、該垂直CCDレジスタからの電荷を
受け取って転送する水平CCDレジスタと、該水平CC
Dレジスタからの電荷を検出する電荷検出部と、出力増
幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂直CCDレ
ジスタが第1導電型半導体基板の表面部に設けられた第
2導電型ウェル内に形成された第1導電型拡散層及びそ
の下部に形成された第2導電型拡散層並びに、前記第1
導電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列された複数の
転送ゲート電極とから構成されている固体撮像装置にお
いて、前記第2導電型拡散層が中央部の第1の拡散層と
その両側にそれぞれ連結して設けられたこれより高濃度
の第2の拡散層とでなるというものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】電荷転送効率を律するのは、フリンジ電界
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第1のP型拡散層が設けられているので、N型拡散
層5と第1のP型拡散層6−1との間の空乏層の厚さを
大きくでき、単位面積当りのPN接合容量は小さくな
る。
の強さである。転送チャネルの中央部下に不純物濃度の
低い第1のP型拡散層が設けられているので、N型拡散
層5と第1のP型拡散層6−1との間の空乏層の厚さを
大きくでき、単位面積当りのPN接合容量は小さくな
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数のフォトダイオードと、該フォトダ
イオードの電荷を読み出しゲートを介して受け取って転
送する垂直CCDレジスタと、該垂直CCDレジスタか
らの電荷を受け取って転送する水平CCDレジスタと、
該水平CCDレジスタからの電荷を検出する電荷検出部
と、出力増幅器を有する固体撮像装置であって、前記垂
直CCDレジスタが第1導電型半導体基板の表面部に設
けられた第2導電型ウェル内に形成された第1導電型拡
散層及びその下部に形成された第2導電型拡散層並び、
前記第1導電型拡散層の表面に絶縁膜を介して配列され
た複数の転送ゲート電極とから構成されている固体撮像
装置において、前記第1導電型拡散層が中央部の第1の
拡散層とその両側にそれぞれ連結して設けられたこれよ
り高濃度の第2の拡散層とでなることを特徴とする固体
撮像装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8074091A JPH09266296A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 固体撮像装置 |
US08/827,361 US5828091A (en) | 1996-03-28 | 1997-03-27 | Interline charge coupled device solid state image sensor |
KR1019970011274A KR100267129B1 (ko) | 1996-03-28 | 1997-03-28 | 개선된인터라인전하결합소자고체이미지센서 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8074091A JPH09266296A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09266296A true JPH09266296A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13537174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8074091A Pending JPH09266296A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5828091A (ja) |
JP (1) | JPH09266296A (ja) |
KR (1) | KR100267129B1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
US8451359B2 (en) | 2009-01-26 | 2013-05-28 | Sony Corporation | Solid-state image capturing apparatus, driving method thereof and electronic apparatus |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100198622B1 (ko) * | 1995-12-11 | 1999-06-15 | 구본준 | 고체촬상소자 및 이의 제조방법 |
KR100192954B1 (ko) * | 1996-07-18 | 1999-06-15 | 김광호 | 수직형 전달게이트를 가지는 전하결합형 고체촬상소자 및 그 제조방법 |
US7199410B2 (en) * | 1999-12-14 | 2007-04-03 | Cypress Semiconductor Corporation (Belgium) Bvba | Pixel structure with improved charge transfer |
US6815791B1 (en) * | 1997-02-10 | 2004-11-09 | Fillfactory | Buried, fully depletable, high fill factor photodiodes |
US6333526B1 (en) | 1997-11-27 | 2001-12-25 | Nec Corporation | Charge transfer device and a manufacturing process therefor |
KR100278285B1 (ko) | 1998-02-28 | 2001-01-15 | 김영환 | 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법 |
US6480305B1 (en) | 1999-05-25 | 2002-11-12 | Hewlett-Packard Company | Imaging device |
KR100388803B1 (ko) | 1999-07-14 | 2003-07-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 고체 촬상 소자 및 그 제조방법 |
US6627475B1 (en) | 2000-01-18 | 2003-09-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Buried photodiode structure for CMOS image sensor |
JP2004140258A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像素子及びその製造方法 |
US7750958B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-07-06 | Cypress Semiconductor Corporation | Pixel structure |
US7808022B1 (en) | 2005-03-28 | 2010-10-05 | Cypress Semiconductor Corporation | Cross talk reduction |
US8476567B2 (en) | 2008-09-22 | 2013-07-02 | Semiconductor Components Industries, Llc | Active pixel with precharging circuit |
US8878256B2 (en) | 2013-01-07 | 2014-11-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with multiple output structures |
US8878255B2 (en) | 2013-01-07 | 2014-11-04 | Semiconductor Components Industries, Llc | Image sensors with multiple output structures |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0513470A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-22 | Nec Corp | 電荷結合素子 |
JPH0677453A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6126256A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-05 | Hitachi Ltd | 固体撮像素子 |
JPH03190272A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-20 | Matsushita Electron Corp | 固体撮像装置 |
KR100306088B1 (ko) * | 1993-04-09 | 2001-12-15 | 이데이 노부유끼 | 씨씨디(ccd)고체촬상소자및전하결합소자 |
US5656875A (en) * | 1993-12-27 | 1997-08-12 | Adam Hutson Research | Creating independance via electronically presented information segments |
JP2848268B2 (ja) * | 1995-04-20 | 1999-01-20 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP8074091A patent/JPH09266296A/ja active Pending
-
1997
- 1997-03-27 US US08/827,361 patent/US5828091A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-03-28 KR KR1019970011274A patent/KR100267129B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0513470A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-22 | Nec Corp | 電荷結合素子 |
JPH0677453A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8451359B2 (en) | 2009-01-26 | 2013-05-28 | Sony Corporation | Solid-state image capturing apparatus, driving method thereof and electronic apparatus |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100267129B1 (ko) | 2000-10-16 |
KR970067918A (ko) | 1997-10-13 |
US5828091A (en) | 1998-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3766734B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
EP0173542B1 (en) | A solid-state image sensor | |
US5070380A (en) | Transfer gate for photodiode to CCD image sensor | |
JPH09266296A (ja) | 固体撮像装置 | |
EP0908956B1 (en) | Photoelectric conversion apparatus and image sensor | |
KR100245245B1 (ko) | 증폭형 광전변환소자 및 이를 사용한 증폭형 고체촬상장치 | |
US5614950A (en) | CCD image sensor and method of preventing a smear phenomenon in the sensor | |
JPH06151808A (ja) | 電荷転送装置および固体撮像素子 | |
JPH07226495A (ja) | 減少されたフォトダイオード間のクロストークを有するccd画像センサー | |
JP2917361B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH0416948B2 (ja) | ||
JPS59178769A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH05235317A (ja) | 固体撮像素子 | |
EP0038697A1 (en) | Semiconductor image sensor | |
JP2521789B2 (ja) | 固体撮像装置の感光部構造 | |
JP5030323B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JPS6089967A (ja) | 光電変換素子 | |
JP3214428B2 (ja) | カラーリニアイメージセンサおよびその駆動方法 | |
JP3047965B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH02278874A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
JP2901328B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2922688B2 (ja) | 赤外固体撮像素子 | |
JPH01168059A (ja) | 固体撮像素子 | |
KR100204914B1 (ko) | 고체촬상소자의 신호검출장치 | |
JPH05243546A (ja) | 固体撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990713 |