JPH11135765A - Solid-state image-pickup device and manufacture thereof - Google Patents

Solid-state image-pickup device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH11135765A
JPH11135765A JP9300974A JP30097497A JPH11135765A JP H11135765 A JPH11135765 A JP H11135765A JP 9300974 A JP9300974 A JP 9300974A JP 30097497 A JP30097497 A JP 30097497A JP H11135765 A JPH11135765 A JP H11135765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer
light
transfer electrode
charge
opening
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
Application number
JP9300974A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Nishi
直樹 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP9300974A priority Critical patent/JPH11135765A/en
Publication of JPH11135765A publication Critical patent/JPH11135765A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image-pickup device which, without deteriorating the characteristics, comparatively simply reduces the smear due to light multiply reflected in the gap between a light-proof metal film and substrate surface. SOLUTION: The image-pickup device comprises a light-receiving charge storage 1 having an opening which is sectioned by a light-proof material 6 for converting a light received at the opening into a signal charge to be stored therein and a charge transfer part 2 for reading and transferring the signal charges stored in the storage 1 with the application of voltages to first transfer electrodes 3 for reading the signal charges from the storage 1 and to second transfer electrodes 4 which is not used for the reading. A distance d2 between the second transfer electrode 4 and an opening is greater than d1 between the first transfer electrode 3 and the opening.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばCCD撮像
素子のような固体撮像素子に関し、特に、スミアの低減
を図ったものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device such as a CCD imaging device, and more particularly to a device for reducing smear.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD撮像素子を用いて撮影を行う際に
画質の劣化を招く現象のひとつに、スミアと呼ばれるも
のがある。これは、被写体の中に太陽や自動車のヘッド
ライトのような高輝度の発光体が存在するときに、その
上下に白い線状のノイズが現れる現象である。スミアの
発生原因には3通りあるが、それらを列挙する前提とし
て、CCD撮像素子の画素構造及び転送方式について説
明する。
2. Description of the Related Art A phenomenon called smear is one of the phenomena which cause deterioration of image quality when photographing using a CCD image pickup device. This is a phenomenon in which white linear noise appears above and below a high-luminance illuminant such as the sun or a car headlight in a subject. There are three possible causes of smear, and as a prerequisite for listing them, the pixel structure and transfer method of the CCD image sensor will be described.

【0003】図10AはCCD撮像素子の1画素分の断
面構造の一例を示しており、同図Bはそのポテンシャル
図である。シリコン基板11の表面付近に、フォトダイ
オードから成るセンサ部(受光電荷蓄積部)12,読み
出しゲート(ROG)13,垂直CCD(電荷転送部)
14が順に形成されている。ROG13及び電荷転送部
14の上側にはポリシリコン等から成る共通の転送電極
15が設けられており、これらのROG13,電荷転送
部14及び転送電極15はアルミニウム等から成る遮光
金属膜16で覆われている。この遮光金属膜16によ
り、受光電荷蓄積部12の開口部分が画されている。
FIG. 10A shows an example of a sectional structure of one pixel of a CCD image pickup device, and FIG. 10B is a potential diagram thereof. In the vicinity of the surface of the silicon substrate 11, a sensor section (photoelectric charge storage section) 12 composed of a photodiode, a readout gate (ROG) 13, a vertical CCD (charge transfer section)
14 are formed in order. A common transfer electrode 15 made of polysilicon or the like is provided above the ROG 13 and the charge transfer section 14. The ROG 13, the charge transfer section 14 and the transfer electrode 15 are covered with a light-shielding metal film 16 made of aluminum or the like. ing. The light-shielding metal film 16 defines an opening of the light-receiving charge accumulation section 12.

【0004】受光電荷蓄積部12では、開口部分で受光
した光Lが信号電荷に変換して蓄積される。この信号電
荷は、転送電極15へのパルス電圧の印加によりROG
13のポテンシャルを受光電荷蓄積部12よりも深くす
るとともに電荷転送部14の特定箇所のポテンシャルを
深くする(図10Bの破線の状態)ことで、電荷転送部
14に読み出される。こうして読み出された信号電荷
は、転送電極15へのパルス電圧の印加により電荷転送
部14の各箇所のポテンシャルを制御することで、転送
電極15内を転送されて水平CCD(図示せず)に移さ
れる。水平CCDに移された信号電荷は、水平CCD内
を転送されて出力部(図示せず)に移され、出力部で電
気信号に変換されて外部に出力される。
[0004] In the light receiving charge storage section 12, the light L received at the opening is converted into signal charges and stored. This signal charge is applied to the ROG by applying a pulse voltage to the transfer electrode 15.
By making the potential of the reference 13 deeper than that of the light-receiving charge storage unit 12 and the potential of a specific portion of the charge transfer unit 14 (the state indicated by the broken line in FIG. 10B), the data is read out to the charge transfer unit 14. The signal charges read out in this manner are transferred in the transfer electrodes 15 by controlling the potentials of the respective portions of the charge transfer section 14 by applying a pulse voltage to the transfer electrodes 15 and are transferred to a horizontal CCD (not shown). Moved. The signal charges transferred to the horizontal CCD are transferred inside the horizontal CCD, transferred to an output unit (not shown), converted into electric signals at the output unit, and output to the outside.

【0005】図10を例にとってスミアの発生原因を列
挙すると、次の通りである。 (a)受光電荷蓄積部12の開口部分で受光した光Lの
一部が、遮光金属膜16とシリコン基板11の表面との
隙間で多重反射することにより、電荷転送部14に直接
入り込んでしまうこと。 (b)受光電荷蓄積部12の深部(P−Well近傍)
で光電変換された信号電荷が、電荷転送部14に拡散し
てしまうこと。 (c)遮光金属膜16に入射した光が、遮光金属膜16
を透過して電荷転送部14に直接入り込んでしまうこ
と。
[0005] The causes of smear occurrence are listed below with reference to FIG. 10 as an example. (A) Part of the light L received at the opening of the received charge accumulation unit 12 directly enters the charge transfer unit 14 due to multiple reflection in the gap between the light-shielding metal film 16 and the surface of the silicon substrate 11. thing. (B) Deep portion of photoreception charge storage section 12 (near P-Well)
That the signal charge photoelectrically converted in the step (d) is diffused into the charge transfer unit 14. (C) The light incident on the light-shielding metal film 16 is
And penetrates directly into the charge transfer section 14.

【0006】これらの原因のうち、(b)の原因による
スミアの発生は、現在主流となっているHADセンサと
呼ばれる構造のCCD撮像素子では、P−Well部分
のポテンシャル障壁によって十分に回避することが可能
になっている。また、(c)の原因によるスミアの発生
は、遮光金属膜の形成方法の改善によって回避すること
が可能になっている。従って、現在スミアの最大の発生
原因とされるのは、(a)に挙げた遮光金属膜とシリコ
ン基板表面との隙間での光の多重反射である。
[0006] Among these causes, the occurrence of smear due to the cause (b) is sufficiently avoided by a P-Well potential barrier in a CCD imaging device having a structure called a HAD sensor which is currently mainstream. Has become possible. The generation of smear due to the cause (c) can be avoided by improving the method of forming the light-shielding metal film. Therefore, the largest cause of smear at present is the multiple reflection of light in the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate as shown in FIG.

【0007】従来、この遮光金属膜とシリコン基板表面
との隙間での光の多重反射を原因とするスミアを低減す
るためには、例えば図10の例において、シリコン基板
11の表面上で電荷転送部14からできるだけ離れた位
置までを遮光金属膜16で覆う(即ち電荷転送部14と
開口部分との間の距離を大きくする)ことにより、電荷
転送部14に到達する光量を減少させることが提案され
ていた。
Conventionally, in order to reduce smear caused by multiple reflection of light in the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate, for example, in the example of FIG. It is proposed to reduce the amount of light reaching the charge transfer unit 14 by covering the position as far as possible from the unit 14 with the light-shielding metal film 16 (that is, increasing the distance between the charge transfer unit 14 and the opening). It had been.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このようにシリコン基
板11の表面上で電荷転送部14からできるだけ離れた
位置までを遮光金属膜16で覆うための具体的方法とし
ては、まず、遮光金属膜16の面積を大きくすることが
考えられる。しかし、この方法では逆に受光電荷蓄積部
12の開口部分の面積が小さくなる(即ち開口率が低下
する)ので、CCD撮像素子の重要な特性である感度が
低下してしまう。
As a specific method for covering the surface of the silicon substrate 11 up to a position as far as possible from the charge transfer section 14 with the light-shielding metal film 16, first, as shown in FIG. It is conceivable to increase the area of. However, in this method, on the contrary, the area of the opening of the light receiving charge storage section 12 is reduced (that is, the aperture ratio is reduced), so that the sensitivity, which is an important characteristic of the CCD image sensor, is reduced.

【0009】そこで、遮光金属膜6の面積を大きくする
代わりに、電荷転送部14の幅(転送方向に直交する方
向上での長さ)のほうを狭くすることにより、結果的に
電荷転送部14と開口部分との間の距離を大きくするこ
とも考えられる。しかし、電荷転送部14の幅は電荷転
送部14で転送可能な電荷量と密接な関係があり、この
幅が狭いほど転送可能な電荷量は少なくなる。従ってこ
の方法では、転送電荷の量が減少することにより出力レ
ベルが低下してしまう。
Therefore, instead of increasing the area of the light-shielding metal film 6, the width (length in the direction orthogonal to the transfer direction) of the charge transfer section 14 is reduced, so that the charge transfer section 14 is consequently reduced. It is also conceivable to increase the distance between 14 and the opening. However, the width of the charge transfer unit 14 is closely related to the amount of charge that can be transferred by the charge transfer unit 14, and the smaller the width, the smaller the amount of charge that can be transferred. Therefore, in this method, the output level decreases due to the decrease in the amount of transfer charges.

【0010】このように、電荷転送部と開口部分との間
の距離を大きくすることには、撮像素子の重要な特性で
ある感度や出力レベルが低下するという不都合が伴って
いた。
As described above, increasing the distance between the charge transfer portion and the opening portion has a disadvantage that sensitivity and output level, which are important characteristics of the image pickup device, decrease.

【0011】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、これらの不都合を伴うことなく、しかも比較的簡単
に、遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多
重反射を原因とするスミアを低減させることのできる撮
像素子と、そうした撮像素子の製造方法とを提供しよう
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been described, without these inconveniences, and relatively simply, because of the multiple reflections of light at the gap between the light-shielding metal film and the silicon substrate surface. It is an object of the present invention to provide an image sensor capable of reducing smear and a method of manufacturing such an image sensor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像素
子は、遮光材料によって開口部分を画されておりこの開
口部分で受光した光を信号電荷に変換して蓄積する受光
電荷蓄積部と、この受光電荷蓄積部に蓄積された信号電
荷を、この受光電荷蓄積部からの信号電荷の読み出しに
使用される第1の転送電極及びこの読み出しに使用され
ない第2の転送電極への電圧の印加によって受光電荷蓄
積部から読み出して転送する電荷転送部とを有する固体
撮像素子において、第1の転送電極とこの開口部分との
間の距離よりも、第2の転送電極とこの開口部分との間
の距離のほうを大きくしたことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a solid-state image pickup device having a light-receiving material which has an opening defined by a light-shielding material, converts light received at the opening into signal charge, and stores the signal charge. The signal charges accumulated in the light receiving charge accumulating portion are applied by applying a voltage to a first transfer electrode used for reading the signal charge from the light receiving charge accumulating portion and a second transfer electrode not used for the reading. In the solid-state imaging device having a charge transfer unit that reads and transfers from the received light charge storage unit, the distance between the second transfer electrode and the opening is larger than the distance between the first transfer electrode and the opening. It is characterized by increasing the distance.

【0013】この撮像素子では、まず、電荷転送部と開
口部分との間の距離を大きくすることなく(即ち開口部
分の面積を小さくしたり電荷転送部の幅を狭くしたりす
ることなく)、転送電極と開口部分との間の距離(即
ち、転送電極と、開口部分を画する遮光金属膜のような
遮光材料の端との間の距離)のほうを従来の撮像素子よ
りも大きくしている。図10を例にとって転送電極15
と遮光金属膜16の端との間の距離を大きくした(遮光
金属膜16の面積を大きくすることなく転送電極15の
幅のほうを狭くした)状態を示すと図11の通りであ
り、これらの図の対比からも明らかなように、転送電極
と遮光金属膜の端との間の距離が大きいほど、遮光金属
膜とシリコン基板表面との隙間での光の多重反射の回数
が多くなる。
In this image pickup device, first, without increasing the distance between the charge transfer section and the opening (ie, without reducing the area of the opening or reducing the width of the charge transfer section), The distance between the transfer electrode and the opening (that is, the distance between the transfer electrode and the edge of a light-shielding material such as a light-shielding metal film that defines the opening) is made larger than that of the conventional image sensor. I have. 10 as an example, the transfer electrode 15
FIG. 11 shows a state in which the distance between the light-shielding metal film 16 and the edge of the light-shielding metal film 16 is increased (the width of the transfer electrode 15 is reduced without increasing the area of the light-shielding metal film 16). As is clear from the comparison of the figures, the greater the distance between the transfer electrode and the end of the light-shielding metal film, the greater the number of multiple reflections of light in the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate.

【0014】光が1回反射する際の光の強度の減衰率を
α(0<α<1)とすれば、光がn回反射した後の強度
は最初の光のαのn乗倍にまで減衰するので、その光が
電荷転送部に入射することによるスミアの度合いもαの
n乗倍になる(即ち多重反射の回数が多いほどスミアが
低減する)。従って、このように転送電極と開口部分と
の間の距離を大きくすることにより、撮像素子の重要な
特性である感度や出力レベルを低下させることなく、遮
光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多重反射
を原因とするスミアが低減することになる。
Assuming that the attenuation rate of the light intensity when the light is reflected once is α (0 <α <1), the intensity after the light is reflected n times is n times the α of the first light. Therefore, the degree of smear due to the light incident on the charge transfer unit also increases to the n-th power of α (that is, the smear decreases as the number of multiple reflections increases). Therefore, by increasing the distance between the transfer electrode and the opening in this manner, the gap between the light-shielding metal film and the silicon substrate surface can be reduced without lowering the sensitivity and output level, which are important characteristics of the image sensor. Smear due to multiple reflections of the light is reduced.

【0015】しかし、図11にも表れているように、転
送電極15の幅を狭くするとその下側のROG13の幅
も狭くならざるを得ない。読み出しゲートは受光電荷蓄
積部と電荷転送部との間の電位障壁としての役割を有し
ているので、その幅を狭くすると、受光電荷蓄積部で過
大な光を受光したときにこの役割を十分に果たさずに電
荷転送部に電荷が溢れ出てしまうという不都合が生じ
る。尚、このように読み出しゲートの幅を狭くしても、
それと同時にその不純物濃度を高くすれば、読み出しゲ
ートに電位障壁としての役割を十分に果たさせることは
可能である。しかし、読み出しゲートは電位障壁として
の役割を有する一方で電荷転送部への信号電荷の読み出
し経路としての役割をも有しているので、あまり不純物
濃度を高くすると今度はこの読み出し経路としての役割
を十分に果たさなくなるという不都合が生じる。
However, as shown in FIG. 11, when the width of the transfer electrode 15 is reduced, the width of the ROG 13 below the transfer electrode 15 must be reduced. Since the readout gate has a role as a potential barrier between the received charge storage section and the charge transfer section, if the width is narrowed, this role is sufficient when the received charge storage section receives excessive light. However, there is a disadvantage that the charge overflows into the charge transfer section without performing the above operation. It should be noted that even if the width of the read gate is reduced in this manner,
At the same time, if the impurity concentration is increased, the read gate can sufficiently serve as a potential barrier. However, while the read gate has a role as a potential barrier, it also has a role as a read path for signal charges to the charge transfer section. The inconvenience of not fulfilling the function sufficiently occurs.

【0016】更に、撮像素子の製造時には、読み出しゲ
ートは、イオンインプランテーション(イオン注入法)
により形成される電荷転送部とポリシリコン等をエッチ
ングすることにより形成される転送電極との間に形成さ
れる。従って、読み出しゲートの幅は電荷転送部及び転
送電極の幅のばらつきやずれによって変動してしまう。
Further, at the time of manufacturing the image pickup device, the readout gate is formed by ion implantation (ion implantation method).
And a transfer electrode formed by etching polysilicon or the like. Therefore, the width of the read gate varies due to variations and deviations in the width of the charge transfer portion and the transfer electrode.

【0017】こうした理由から、読み出しゲートを設計
する際には、電位障壁としての役割と読み出し経路とし
ての役割との両方を考慮してその幅と不純物濃度とをバ
ランスよく決定するとともに、製造工程でのばらつきや
ずれに対するマージンをも考慮してその幅を決定する必
要がある。従って、スミアの改善を目的として読み出し
ゲートの幅をあまり狭くすることは適切ではない。
For these reasons, when designing the read gate, the width and the impurity concentration are determined in a well-balanced manner in consideration of both the role as the potential barrier and the role as the read path, and the manufacturing process is performed. It is necessary to determine the width in consideration of a margin for variation and deviation of the width. Therefore, it is not appropriate to reduce the width of the read gate too much for the purpose of improving smear.

【0018】ところで、電荷転送部の駆動方式として単
相駆動方式以外(2相駆動方式,3相駆動方式及び4相
駆動方式)を採用した撮像素子では、各画素毎に複数の
転送電極が設けられており、そのうちの一部の転送電極
は受光電荷蓄積部から電荷転送部への信号電荷の読み出
しと電荷転送部内での信号電荷の転送との両方(即ち読
み出しゲートのポテンシャルの制御と電荷転送部のポテ
ンシャルの制御との両方)に使用されるが、残りの転送
電極はこの読み出しには使用されずに信号電荷の転送に
のみ(即ち電荷転送部のポテンシャルの制御にのみ)使
用される。
By the way, in an image pickup device employing a drive system other than the single-phase drive system (two-phase drive system, three-phase drive system and four-phase drive system), a plurality of transfer electrodes are provided for each pixel. Some of the transfer electrodes read both signal charges from the light receiving charge storage section to the charge transfer section and transfer signal charges in the charge transfer section (that is, control of the potential of the read gate and charge transfer). The remaining transfer electrodes are not used for this readout, but are used only for transferring signal charges (that is, only for controlling the potential of the charge transfer unit).

【0019】換言すれば、こうした撮像素子において、
読み出しゲートは受光電荷蓄積部から電荷転送部への信
号電荷の読み出しと電荷転送部内での信号電荷の転送と
の両方に使用される転送電極の下側にのみ存在してお
り、信号電荷の転送にのみ使用される転送電極の下側の
部分は、電位障壁としての役割しか有していない。従っ
て、この部分は、読み出しゲートと比較すると幅と不純
物濃度とをそれほどバランスよく決定する必要はなく、
受光電荷蓄積部で過大な光を受光したときにも電荷転送
部に電荷が溢れ出さないようになってさえいれば足り
る。
In other words, in such an image sensor,
The readout gate exists only below the transfer electrode used for both reading out the signal charge from the light receiving charge storage unit to the charge transfer unit and transferring the signal charge in the charge transfer unit. The lower part of the transfer electrode, which is used only for, serves only as a potential barrier. Therefore, in this portion, it is not necessary to determine the width and the impurity concentration in a very well-balanced manner as compared with the read gate.
It suffices that the charge does not overflow into the charge transfer section even when excessive light is received by the received charge accumulation section.

【0020】本発明は、この点に着目して、単相駆動方
式以外の駆動方式を採用した撮像素子において、受光電
荷蓄積部からの信号電荷の読み出しに使用される転送電
極(第1の転送電極)と開口部分との間の距離は従来と
ほぼ同じ(あるいは読み出しゲートの役割を損なわない
範囲内で従来よりも僅かに大きいだけ)にしておき、こ
の距離よりも、この信号電荷の読み出しに使用されない
転送電極(第2の転送電極)と開口部分との間の距離の
ほうを大きくした(即ち、第1の転送電極の幅は従来と
ほぼ同じかあるいはこれよりも僅かに大きいだけにして
おき、第2の転送電極の幅のほうを第1の転送電極の幅
よりも狭くした)ものである。
In view of this point, the present invention is directed to a transfer electrode (first transfer) used for reading signal charges from a light-receiving charge storage section in an image pickup device employing a drive method other than the single-phase drive method. The distance between the electrode and the opening is almost the same as before (or slightly larger than before, as long as the role of the readout gate is not impaired). The distance between the unused transfer electrode (the second transfer electrode) and the opening is made larger (i.e., the width of the first transfer electrode is almost the same as the conventional one or slightly larger). In this case, the width of the second transfer electrode is smaller than the width of the first transfer electrode.

【0021】この撮像素子によれば、受光電荷蓄積部か
らの信号電荷の読み出しに使用されない第2の転送電極
と開口部分との間の距離が従来よりも相当程度大きくな
るので、この第2の転送電極と開口部分との間におい
て、遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多
重反射の回数が多くなる。従って、遮光金属膜とシリコ
ン基板表面との隙間での光の多重反射を原因とするスミ
アが低減する。
According to this imaging device, the distance between the second transfer electrode, which is not used for reading out the signal charge from the received charge storage portion, and the opening is considerably larger than in the prior art. Between the transfer electrode and the opening, the number of multiple reflections of light in the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate increases. Therefore, smear due to multiple reflection of light in the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate is reduced.

【0022】また、受光電荷蓄積部からの信号電荷の読
み出しに使用される第1の転送電極と開口部分との間の
距離のほうは従来とほぼ同じ(あるいは従来よりも僅か
に大きいだけ)なので、読み出しゲートには、電位障壁
としての役割と読み出し経路としての役割との両方を十
分に果たさせることが可能になっている。
Further, the distance between the first transfer electrode used for reading out the signal charge from the light receiving charge storage portion and the opening is almost the same as the conventional one (or is slightly larger than the conventional one). The read gate can sufficiently fulfill both the role as a potential barrier and the role as a read path.

【0023】しかも、こうした構造の撮像素子は、設計
の際に第1の転送電極の幅よりも第2の転送電極の幅の
ほうを大きく決定することに基づき、比較的簡単に製造
が可能である。従って、比較的簡単にスミアの低減が実
現される。
Moreover, the imaging device having such a structure can be manufactured relatively easily based on the fact that the width of the second transfer electrode is determined to be larger than the width of the first transfer electrode at the time of design. is there. Therefore, smear reduction can be realized relatively easily.

【0024】尚、この撮像素子において、電荷転送部の
転送方向上での第1の転送電極の辺よりも、この方向上
での第2の転送電極の辺のほうを長くすることが好適で
ある。これにより、遮光金属膜とシリコン基板表面との
隙間で多重反射して電荷転送部に直接入り込む光のう
ち、第2の転送電極と開口部分との間で多重反射する光
の割合(即ち多重反射の回数が多い光の割合)が増加す
るので、スミアが一層低減するようになる。
In this image pickup device, it is preferable that the side of the second transfer electrode in the direction of transfer of the charge transfer section is longer than the side of the first transfer electrode in the direction of transfer. is there. Thereby, the ratio of the light that is multiple-reflected between the second transfer electrode and the opening portion (that is, the multiple reflection) of the light that is multiply reflected at the gap between the light-shielding metal film and the silicon substrate surface and directly enters the charge transfer portion is (The ratio of light having a large number of times) increases, so that smear is further reduced.

【0025】しかも、こうした構造の撮像素子も、設計
の際に、第1の転送電極の幅よりも第2の転送電極の幅
のほうを大きく決定することに加えて、第1の転送電極
の辺よりも第2の転送電極の辺のほうを長く決定するこ
とに基づき、やはり比較的簡単に製造が可能である。
Moreover, in the image pickup device having such a structure, in addition to determining the width of the second transfer electrode to be larger than the width of the first transfer electrode at the time of designing, the image pickup device has the following structure. Based on the determination that the side of the second transfer electrode is longer than the side, the manufacture can also be performed relatively easily.

【0026】また、この撮像素子において、第1の転送
電極の下側の部分(即ち読み出しゲート)の不純物濃度
よりも、第2の転送電極の下側の部分(即ち電位障壁と
しての役割のみを有する部分)の不純物濃度のほうを高
くすることが好適である。これにより、電位障壁として
の役割のみを有する部分の不純物濃度が高くなるので、
この部分の幅を一層狭くしても(即ち第2の転送電極と
開口部分との間の距離を一層大きくしても)、この部分
が電位障壁としての役割を十分に果たすようになる。従
って、スミアが一層低減するようになる。
In this imaging device, the lower portion of the second transfer electrode (that is, only the role as a potential barrier) is lower than the impurity concentration of the lower portion of the first transfer electrode (that is, the read gate). It is preferable to increase the impurity concentration of the portion having the same. As a result, the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier increases,
Even if the width of this portion is further reduced (that is, the distance between the second transfer electrode and the opening portion is further increased), the portion sufficiently serves as a potential barrier. Therefore, smear is further reduced.

【0027】次に、本発明に係る固体撮像素子の製造方
法は、上記のように、受光電荷蓄積部と、この受光電荷
蓄積部に蓄積された信号電荷を第1の転送電極及び第2
の転送電極への電圧の印加によって受光電荷蓄積部から
読み出して転送する電荷転送部とを有する固体撮像素子
(即ち単相駆動方式以外の駆動方式を採用した撮像素
子)の製造方法において、受光電荷蓄積部を形成すべき
部分に不純物を導入する工程で、第2の転送電極の下側
の部分(即ち電位障壁としての役割のみを有する部分)
にも併せて不純物を導入することを特徴としている。
Next, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, as described above, the received charge storage section and the signal charges stored in the received charge storage section are transferred to the first transfer electrode and the second transfer electrode.
A charge transfer unit that reads out and transfers a charge from a light-receiving charge storage unit by applying a voltage to a transfer electrode of the solid-state imaging device (that is, an imaging device that employs a driving method other than the single-phase driving method). In the step of introducing an impurity into a portion where a storage portion is to be formed, a portion below the second transfer electrode (that is, a portion having only a role as a potential barrier)
In addition, impurities are introduced.

【0028】この撮像素子の製造方法によれば、受光電
荷蓄積部を形成する工程において、電位障壁としての役
割のみを有する部分にも併せて不純物が導入されること
により、この部分の不純物濃度が高くなる。これによ
り、前述のようにこの部分の幅を一層狭くしても(即ち
第2の転送電極と開口部分との間の距離を一層大きくし
ても)この部分が電位障壁としての役割を十分に果たす
ようになるが、特にこの製造方法によれば、受光電荷蓄
積部の形成工程を利用して電位障壁としての役割のみを
有する部分の不純物濃度を高くしているので、新たな工
程を増やす必要がなくなる。従って、電位障壁としての
役割のみを有する部分の不純物濃度を高くした撮像素子
を、簡単に製造することができるようになる。
According to this method of manufacturing the image pickup device, in the step of forming the light-receiving charge storage portion, the impurity is introduced into the portion having only the role of the potential barrier, so that the impurity concentration in this portion is reduced. Get higher. As a result, even if the width of this portion is further narrowed (that is, the distance between the second transfer electrode and the opening portion is further increased) as described above, this portion sufficiently serves as a potential barrier. In particular, according to this manufacturing method, the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier is increased by using a process of forming a light receiving charge storage portion, so that it is necessary to add a new process. Disappears. Therefore, it is possible to easily manufacture an imaging device in which the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier is increased.

【0029】尚、受光電荷蓄積部の形成工程が互いに異
なる種類の不純物を導入する複数の工程から成っている
場合には、全ての工程で電位障壁としての役割のみを有
する部分にも不純物を併せて導入したのでは、逆にこの
部分の不純物濃度を高くできないことがある。従って、
そうした場合には、これらの複数の工程中の一部の工程
でのみこの部分にも併せて不純物を導入する(即ち一部
の種類の不純物のみをこの部分にも併せて導入する)よ
うにすることが好適である。
In the case where the step of forming the light-receiving charge accumulating portion includes a plurality of steps of introducing different kinds of impurities, the impurities are also added to the portion having only a role as a potential barrier in all the steps. Conversely, if the impurity concentration is introduced, the impurity concentration in this portion may not be able to be increased. Therefore,
In such a case, an impurity is introduced together with this part only in some of the plurality of steps (that is, only some kinds of impurities are introduced together with this part). Is preferred.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】次に、電荷転送部を4相駆動方式
で駆動すると共に画素から出力部にまでインターライン
トランスファ(IT)方式で信号電荷を転送するCCD
撮像素子に本発明を適用した例について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a CCD which drives a charge transfer unit by a four-phase drive system and transfers signal charges from a pixel to an output unit by an interline transfer (IT) system.
An example in which the present invention is applied to an image sensor will be described.

【0031】図1は、こうしたCCD撮像素子の撮像面
の表面構造の一例を示す(同図では、各部の上下方向
(図面に垂直な方向)での位置関係は捨象して、水平方
向での位置関係のみを示している)。各画素毎に、フォ
トダイオードから成るセンサ部(受光電荷蓄積部)1か
ら垂直CCD(電荷転送部)2への信号電荷の読み出し
と電荷転送部2内での信号電荷の転送との両方に使用さ
れるポリシリコン等から成る転送電極3と、この読み出
しには使用されずに信号電荷の転送にのみ使用されるポ
リシリコン等から成る転送電極4とが設けられている。
CCD撮像素子のシリコン基板表面付近において転送電
極3の下側の部分には、図示せずも読み出しゲート(R
OG)が形成されている。
FIG. 1 shows an example of the surface structure of the image pickup surface of such a CCD image pickup device (in FIG. 1, the positional relationship of each part in the vertical direction (direction perpendicular to the drawing) is omitted, and the horizontal position is omitted). Only the positional relationship is shown). Used for both reading out signal charges from a sensor unit (light receiving charge storage unit) 1 comprising a photodiode to a vertical CCD (charge transfer unit) 2 and transferring signal charges in the charge transfer unit 2 for each pixel. A transfer electrode 3 made of polysilicon or the like and a transfer electrode 4 made of polysilicon or the like that is not used for reading and is used only for transferring signal charges are provided.
A read gate (R) (not shown) is provided in the lower portion of the transfer electrode 3 near the surface of the silicon substrate of the CCD image sensor.
OG) is formed.

【0032】ROG,電荷転送部2及び転送電極3,4
は遮光金属膜(図示せず)で覆われており、この遮光金
属膜により、受光電荷蓄積部1の開口部分が画されてい
る。垂直転送方向(図の縦方向)上の各画素列の間に
は、チャネル分離領域5が設けられている。このCCD
撮像素子の各画素の転送電極3部分での水平転送方向
(図の横方向)に沿った断面構造は、図10に示したの
と同様である。
ROG, charge transfer section 2 and transfer electrodes 3 and 4
Are covered with a light-shielding metal film (not shown), and the light-shielding metal film defines an opening portion of the light-receiving charge accumulation section 1. A channel separation region 5 is provided between each pixel column in the vertical transfer direction (vertical direction in the figure). This CCD
The cross-sectional structure along the horizontal transfer direction (horizontal direction in the drawing) at the transfer electrode 3 portion of each pixel of the image sensor is the same as that shown in FIG.

【0033】図2及び図3は、こうしたCCD撮像素子
におけるフィールド読み出し方式(2画素混合読み出し
方式)での信号電荷の読み出し動作の一例を示してお
り、このうち図2は電荷転送部2のうち垂直転送方向上
で隣り合う2つの画素の転送電極3,4の下側の部分の
ポテンシャル図、図3はこれらの画素の転送電極3,4
への印加電圧のレベルの変化を示すタイミングチャート
である。尚、これらの図では、隣り合う2つの画素の転
送電極3及び4のうち、一方の画素(画素(A)とす
る)の転送電極3,4をそれぞれ電極(1),(2)と
し、残りの一方の画素(画素(B)とする)の転送電極
3,4をそれぞれ電極(3),(4)としている。
FIGS. 2 and 3 show an example of a signal charge readout operation of such a CCD image pickup device in a field readout system (two-pixel mixed readout system). FIG. FIG. 3 is a potential diagram of a lower portion of the transfer electrodes 3 and 4 of two pixels adjacent to each other in the vertical transfer direction. FIG.
6 is a timing chart showing a change in the level of a voltage applied to the power supply. In these figures, of the transfer electrodes 3 and 4 of two adjacent pixels, the transfer electrodes 3 and 4 of one pixel (pixel (A)) are electrodes (1) and (2), respectively. Transfer electrodes 3 and 4 of the remaining one pixel (pixel (B)) are electrodes (3) and (4), respectively.

【0034】図3に示すように、まず時刻T0に、電極
(1),(2),(3),(4)への印加電圧のレベル
をそれぞれ所定の中間レベルM,低レベルL,M,Lと
した後、時刻T1に、電極(1)への印加電圧のレベル
を所定の高レベルHにすることにより、画素(A)にお
いて、電荷転送部2のうち電極(1)の下側の部分のポ
テンシャルとROGのポテンシャルとを深くする。これ
により、図2に示すように、画素(A)において、受光
電荷蓄積部1から信号電荷が読み出されて電荷転送部2
のうち電極(1)の下側の部分に蓄積される。
As shown in FIG. 3, first, at time T0, the level of the voltage applied to the electrodes (1), (2), (3) and (4) is changed to a predetermined intermediate level M and low levels L and M, respectively. , L, and at time T1, the level of the voltage applied to the electrode (1) is set to a predetermined high level H, so that in the pixel (A), the lower side of the electrode (1) in the charge transfer section 2 And the potential of the ROG are deepened. As a result, as shown in FIG. 2, in the pixel (A), the signal charges are read out from the light receiving charge accumulating section 1 and the charge
Of the electrode (1).

【0035】続いて時刻T2に電極(1)への印加電圧
レベルをMに戻した後、時刻T3に、電極(3)への印
加電圧レベルをHにすることにより、画素(B)におい
て、電荷転送部2のうち電極(3)の下側の部分のポテ
ンシャルとROGのポテンシャルとを深くする。これに
より、図2に示すように、画素(B)において、受光電
荷蓄積部1から信号電荷が読み出されて電荷転送部2の
うち電極(3)の下側の部分に蓄積される。
Subsequently, at time T2, the voltage level applied to the electrode (1) is returned to M, and then at time T3, the voltage level applied to the electrode (3) is set to H. The potential of the portion below the electrode (3) in the charge transfer section 2 and the potential of the ROG are increased. As a result, as shown in FIG. 2, in the pixel (B), the signal charge is read out from the light receiving charge storage unit 1 and stored in the lower part of the electrode (3) in the charge transfer unit 2.

【0036】このようにして、電極(1)〜(4)のう
ちの(1),(3)のみ(即ち転送電極3,4のうちの
3のみ)が、受光電荷蓄積部1から電荷転送部2への信
号電荷の読み出しに使用される。
In this manner, only (1) and (3) of the electrodes (1) to (4) (that is, only three of the transfer electrodes 3 and 4) are transferred from the light receiving charge storage unit 1 to the charge transfer unit. It is used for reading out signal charges to the section 2.

【0037】続いて時刻T4に電極(3)への印加電圧
レベルをMに戻した後、時刻T5に、電極(2)への印
加電圧レベルをMにまで上げることにより、電荷転送部
2のうち電極(2)の下側の部分のポテンシャルを深く
する。これにより、図2に示すように、電荷転送部2の
うち電極(1)の下側の部分に蓄積された信号電荷と電
極(3)の下側の部分に蓄積された信号電荷とが、電極
(1)〜(3)の下側の部分に広がって混合される(即
ち隣り合う画素(A)と(B)との信号電荷が混合され
る)。
Subsequently, at time T4, the voltage level applied to the electrode (3) is returned to M, and then at time T5, the voltage level applied to the electrode (2) is increased to M, whereby the charge transfer unit 2 The potential of the lower part of the electrode (2) is deepened. As a result, as shown in FIG. 2, the signal charge stored in the lower part of the electrode (1) and the signal charge stored in the lower part of the electrode (3) in the charge transfer unit 2 are: The mixture spreads over the lower portions of the electrodes (1) to (3) (that is, the signal charges of the adjacent pixels (A) and (B) are mixed).

【0038】その後時刻T6に、電極(3)への印加電
圧レベルをLにまで下げることにより、図2に示すよう
に、電極(1)〜(3)の下側の部分の信号電荷を電極
(2)及び(3)の下側の部分に移動させる。以下、図
4のタイミングチャートに示すようにしての各電極
(1)〜(4)への印加電圧のレベルを個別にMとLの
間で変化させることにより、電荷転送部2内で信号電荷
を転送していく。
At time T6, the level of the voltage applied to the electrode (3) is lowered to L, so that the signal charges in the lower portions of the electrodes (1) to (3) are reduced as shown in FIG. Move to the lower part of (2) and (3). Hereinafter, by changing the level of the voltage applied to each of the electrodes (1) to (4) individually between M and L as shown in the timing chart of FIG. Will be transferred.

【0039】図5は、図1のCCD撮像素子に本発明を
適用した場合の1画素分の表面構造の一例を示すもので
あり、図1と同一部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。(同図では、各部の上下方向での位置関係は
捨象すると共に、遮光金属膜については受光電荷蓄積部
の周辺の部分のみを描いている。後出の図6乃至図7に
ついても同様である。)この例では、受光電荷蓄積部1
からの信号電荷の読み出しに使用される転送電極3と遮
光金属膜6によって画された受光電荷蓄積部1の開口部
分との間の距離d1は、従来とほぼ同じである(即ち転
送電極3の幅は従来とほぼ同じである)が、この信号電
荷の読み出しに使用されない転送電極4と開口部分との
間の距離d2のほうは、距離d1よりも大きくなってい
る(即ち転送電極4の幅は従来よりも狭くなってい
る)。
FIG. 5 shows an example of the surface structure of one pixel when the present invention is applied to the CCD image pickup device of FIG. 1. The same parts as those in FIG. Is omitted. (In the figure, the positional relationship of each part in the vertical direction is neglected, and only the peripheral part of the light receiving charge accumulation part is illustrated for the light-shielding metal film. The same applies to FIGS. 6 and 7 described later. .) In this example, the light receiving charge storage section 1
The distance d1 between the transfer electrode 3 used for reading signal charges from the substrate and the opening of the light-receiving charge storage section 1 defined by the light-shielding metal film 6 is substantially the same as that of the related art (that is, the distance d1 of the transfer electrode 3) Although the width is almost the same as the conventional case, the distance d2 between the transfer electrode 4 not used for reading out the signal charges and the opening is larger than the distance d1 (that is, the width of the transfer electrode 4). Is smaller than before.)

【0040】因みに、図1のCCD撮像素子の従来の1
画素分の表面構造を図5と対比して示すと図6の通りで
あり、転送電極3・開口部分間の距離と転送電極4・開
口部分間の距離とは同じ大きさdになっている(即ち転
送電極3の幅と転送電極4の幅とが等しくなってい
る)。
Incidentally, the conventional CCD image pickup device shown in FIG.
FIG. 6 shows the surface structure of the pixel in comparison with FIG. 5, and the distance between the transfer electrode 3 and the opening and the distance between the transfer electrode 4 and the opening are the same size d. (That is, the width of the transfer electrode 3 is equal to the width of the transfer electrode 4).

【0041】この図5の例によれば、転送電極4・開口
部分間の距離d2が従来よりも相当程度大きくなるの
で、この転送電極4と開口部分との間において、遮光金
属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多重反射の回
数が多くなる。従って、遮光金属膜とシリコン基板表面
との隙間での光の多重反射を原因とするスミアが低減す
る。
According to the example of FIG. 5, the distance d2 between the transfer electrode 4 and the opening is considerably larger than in the prior art, so that the light-shielding metal film and the silicon substrate are provided between the transfer electrode 4 and the opening. The number of multiple reflections of light at the gap with the surface increases. Therefore, smear due to multiple reflection of light in the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate is reduced.

【0042】そして、電荷転送部2・開口部分間の距離
を大きくしていない(即ち開口部分の面積を小さくした
り電荷転送部2の幅を狭くしたりしていない)ので、撮
像素子の重要な特性である感度や出力レベルが低下する
ことがない。また、転送電極3・開口部分間の距離d2
のほうは従来とほぼ同じなので、ROGには、電位障壁
としての役割と読み出し経路としての役割との両方を十
分に果たさせることが可能になっている。
Since the distance between the charge transfer section 2 and the opening is not increased (that is, the area of the opening is not reduced or the width of the charge transfer section 2 is not reduced), the importance of the image sensor is increased. The sensitivity and output level, which are important characteristics, do not decrease. Also, the distance d2 between the transfer electrode 3 and the opening portion
Is almost the same as the conventional one, so that the ROG can sufficiently fulfill both the role as a potential barrier and the role as a readout path.

【0043】しかも、図5のような構造のCCD撮像素
子は、設計の際に転送電極3の幅よりも転送電極4の幅
のほうを大きく決定することに基づき、比較的簡単に製
造が可能である。従って、比較的簡単にスミアの低減が
実現される。
Further, the CCD image pickup device having the structure as shown in FIG. 5 can be manufactured relatively easily based on the fact that the width of the transfer electrode 4 is determined to be larger than the width of the transfer electrode 3 at the time of design. It is. Therefore, smear reduction can be realized relatively easily.

【0044】次に、図7は、図1のCCD撮像素子に本
発明を適用した場合の1画素分の表面構造の別の一例を
示すものであり、図1,図5と同一部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。この例では、図5の例と同
じく転送電極3・開口部分間の距離d1よりも転送電極
4・開口部分間の距離d2のほうが大きくなっているこ
とに加えて、電荷転送部2の転送方向上での転送電極3
の辺の長さn1よりも、この方向上での転送電極4の辺
の長さn2のほうが長くなっている。因みに、従来の図
1のCCD撮像素子では、図6に示すとおり、転送電極
3の辺と転送電極4の辺とは同じ長さnになっている。
Next, FIG. 7 shows another example of the surface structure of one pixel when the present invention is applied to the CCD image pickup device of FIG. 1, and the same portions as FIG. 1 and FIG. The same reference numerals are given and duplicate explanations are omitted. In this example, the distance d2 between the transfer electrode 4 and the opening is larger than the distance d1 between the transfer electrode 3 and the opening as in the example of FIG. Transfer electrode 3 above
The length n2 of the side of the transfer electrode 4 in this direction is longer than the length n1 of the side. Incidentally, in the conventional CCD imaging device of FIG. 1, as shown in FIG. 6, the sides of the transfer electrodes 3 and 4 have the same length n.

【0045】この図7の例によれば、遮光金属膜とシリ
コン基板表面との隙間で多重反射して電荷転送部に直接
入り込む光のうち、転送電極4と開口部分との間で多重
反射する光の割合(即ち多重反射の回数が多い光の割
合)が増加するので、スミアが一層低減するようにな
る。
According to the example of FIG. 7, of the light that is multiple-reflected at the gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate and directly enters the charge transfer section, multiple-reflected between the transfer electrode 4 and the opening. Since the ratio of light (that is, the ratio of light having a large number of multiple reflections) is increased, smear is further reduced.

【0046】しかも、図7のような構造の撮像素子も、
設計の際に、転送電極3の幅よりも転送電極4の幅のほ
うを大きく決定することに加えて、転送電極3の辺より
も転送電極4の辺のほうを長く決定することに基づき、
やはり比較的簡単に製造が可能である。
In addition, the imaging device having the structure as shown in FIG.
At the time of designing, in addition to determining the width of the transfer electrode 4 to be larger than the width of the transfer electrode 3, based on determining the side of the transfer electrode 4 to be longer than the side of the transfer electrode 3,
Again, production is relatively easy.

【0047】次に、図8は、図1のCCD撮像素子に本
発明を適用した場合の1画素分の表面構造の別の一例を
示すものであり、図1,図5と同一部分には同一符号を
付して重複説明を省略する(同図でも、各部の上下方向
での位置関係は捨象している)。この例では、図5の例
と同じく転送電極3・開口部分間の距離よりも転送電極
4・開口部分間の距離のほうが大きくなっていることに
加えて、転送電極3の下側の部分(即ちROG)のうち
受光電荷蓄積部1寄りの箇所p1の不純物濃度よりも、
転送電極4の下側の部分(即ち電位障壁としての役割の
みを有する部分)の受光電荷蓄積部1寄りの箇所p2の
不純物濃度のほうが高くなっている。因みに、従来の図
1のCCD撮像素子では、これらの箇所の不純物濃度は
等しくなっている。
Next, FIG. 8 shows another example of the surface structure for one pixel when the present invention is applied to the CCD image pickup device of FIG. 1, and the same portions as FIG. 1 and FIG. The same reference numerals are given and duplicated explanation is omitted (in the same figure, the positional relationship of each part in the vertical direction is omitted). In this example, similarly to the example of FIG. 5, the distance between the transfer electrode 4 and the opening is larger than the distance between the transfer electrode 3 and the opening, and the lower part of the transfer electrode 3 ( That is, the impurity concentration of the portion p1 near the light-receiving charge accumulation portion 1 in ROG) is higher than the impurity concentration.
The impurity concentration at the portion p2 of the lower portion of the transfer electrode 4 (that is, the portion having only a role as a potential barrier) near the light-receiving charge accumulation portion 1 is higher. Incidentally, in the conventional CCD image pickup device shown in FIG. 1, the impurity concentrations at these portions are equal.

【0048】この図8の例によれば、転送電極4の下側
の電位障壁としての役割のみを有する部分の不純物濃度
が高くなるので、この部分の幅を一層狭くしても(即ち
転送電極4・開口部分間の距離を一層大きくしても)、
この部分が電位障壁としての役割を十分に果たすように
なる。従って、スミアが一層低減するようになる。
According to the example of FIG. 8, since the impurity concentration of the portion only serving as the lower potential barrier on the lower side of the transfer electrode 4 is increased, the width of this portion can be further reduced (that is, the transfer electrode 4 can be further narrowed). 4. Even if the distance between the openings is further increased)
This portion sufficiently serves as a potential barrier. Therefore, smear is further reduced.

【0049】尚、図8の例においても、図7の例におけ
るように電荷転送部2の転送方向上での転送電極3の辺
の長さよりもこの方向上での転送電極4の辺の長さのほ
うを長くしてよいことはもちろんである。
In the example of FIG. 8, as in the example of FIG. 7, the length of the side of the transfer electrode 4 in the transfer direction of the charge transfer section 2 is longer than the length of the side of the transfer electrode 3 in the transfer direction. Needless to say, the length can be longer.

【0050】次に、図8の例のように電位障壁としての
役割のみを有する部分の不純物濃度を高くする方法の一
例を説明する。図9は、図1のCCD撮像素子の不純物
分布の一例(N形シリコン基板を用いると共に縦型オー
バーフロードレイン構造を持つ場合の不純物分布)を示
す。受光電荷蓄積部1には、暗電流ショットノイズを抑
制するための濃いP形の不純物領域が基板表面付近に存
在すると共に、その下側に信号電荷の蓄積のためのN形
の不純物領域が存在している。こうした不純物分布の受
光電荷蓄積部1は、転送電極3,4の形成後に、イオン
インプランテーションによりN形の不純物を導入する工
程と、イオンインプランテーションにより濃いP形の不
純物を導入する工程との2つの工程を経て形成されたも
のである。
Next, an example of a method for increasing the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier as in the example of FIG. 8 will be described. FIG. 9 shows an example of the impurity distribution (impurity distribution in the case of using an N-type silicon substrate and having a vertical overflow drain structure) of the CCD image pickup device of FIG. In the light-receiving charge accumulation section 1, there is a deep P-type impurity region for suppressing dark current shot noise near the substrate surface, and an N-type impurity region for accumulating signal charges below the substrate surface. doing. After the formation of the transfer electrodes 3 and 4, the light-receiving charge accumulation section 1 having such an impurity distribution has two steps: a step of introducing an N-type impurity by ion implantation; and a step of introducing a dense P-type impurity by ion implantation. It is formed through two steps.

【0051】図9の例のような不純物分布のCCD撮像
素子を製造する際に、図8の例のように電位障壁として
の役割のみを有する部分の不純物濃度を高くするために
は、受光電荷蓄積部1を形成すべき部分にイオンインプ
ランテーションにより濃いP形の不純物を導入する工程
で、転送電極4の下側の箇所(即ち電位障壁としての役
割のみを有する部分)のうち受光電荷蓄積部1を形成す
べき部分に隣接する箇所(図8の箇所p1)にも併せて
この濃いP形の不純物を導入する。
When manufacturing a CCD image sensor having an impurity distribution as shown in FIG. 9, in order to increase the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier as shown in FIG. In the step of introducing a dense P-type impurity into a portion where the accumulation portion 1 is to be formed by ion implantation, a light-receiving charge accumulation portion of a portion below the transfer electrode 4 (that is, a portion having only a role as a potential barrier) is formed. This dense P-type impurity is also introduced into a portion adjacent to the portion where the film 1 is to be formed (the portion p1 in FIG. 8).

【0052】これにより、電位障壁としての役割のみを
有する部分の不純物濃度が高くなるので、この部分の幅
を一層狭くしても(即ち転送電極4・開口部分の間の距
離を一層大きくしても)この部分が電位障壁としての役
割を十分に果たすようになるが、特にこの方法によれ
ば、受光電荷蓄積部1の形成工程を利用して電位障壁と
しての役割のみを有する部分の不純物濃度を高くしてい
るので、新たな工程を増やす必要がなくなる。従って、
電位障壁としての役割のみを有する部分の不純物濃度を
高くした撮像素子を、簡単に製造することができるよう
になる。
As a result, the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier is increased. Therefore, even if the width of this portion is further reduced (ie, the distance between the transfer electrode 4 and the opening portion is further increased). Also, this part sufficiently plays a role as a potential barrier. In particular, according to this method, the impurity concentration of a part having only a role as a potential barrier is utilized by utilizing the process of forming the photoreceptor charge storage unit 1. , It is not necessary to increase the number of new processes. Therefore,
It is possible to easily manufacture an imaging device in which the impurity concentration of a portion having only a role as a potential barrier is increased.

【0053】ここで、受光電荷蓄積部1を形成するため
の2工程のうち、濃いP形の不純物を導入する工程での
み電位障壁としての役割のみを有する部分にも併せて不
純物を導入するようにしたのは、濃いP形の不純物とN
形の不純物とを両方とも電位障壁としての役割のみを有
する部分に導入したのでは、逆にこの部分の不純物濃度
を高くできないからである。このように、受光電荷蓄積
部1の形成工程が互いに異なる種類の不純物を導入する
複数の工程から成っている場合には、全ての工程で電位
障壁としての役割のみを有する部分にも併せて不純物を
導入したのでは逆にこの部分の不純物濃度を高くできな
いことがあるので、一部の工程でのみこの部分にも併せ
て不純物を導入するようにすることが好適である。
Here, of the two steps for forming the light-receiving charge accumulating portion 1, the impurity is introduced together with the portion having only the role of a potential barrier only in the step of introducing a deep P-type impurity. The reason is that the P-type impurity and N
This is because the impurity concentration of this part cannot be increased if both impurities are introduced into a portion having only a role as a potential barrier. As described above, when the formation process of the light-receiving charge accumulation section 1 includes a plurality of steps of introducing different types of impurities, the impurities having a role only as a potential barrier in all the steps are added together. On the contrary, it may not be possible to increase the impurity concentration in this portion by introducing, so that it is preferable to introduce the impurity into this portion only in some steps.

【0054】以上の各例に示すように、本発明によれ
ば、撮像素子の特性を低下させることなく、且つ読み出
しゲートに電位障壁としての役割と読み出し経路として
の役割との両方を十分に果たさせつつ、遮光金属膜とシ
リコン基板表面との隙間での光の多重反射を原因とする
スミアを低減させることができ、しかもこうしたスミア
の低減を比較的簡単に実現することができる。
As shown in the above examples, according to the present invention, the read gate sufficiently fulfills both the role as a potential barrier and the role as a read path without deteriorating the characteristics of the image sensor. In addition, it is possible to reduce smear caused by multiple reflection of light in a gap between the light-shielding metal film and the surface of the silicon substrate, and it is possible to relatively easily reduce such smear.

【0055】尚、以上の各例では電荷転送部を4相駆動
方式で駆動するCCD撮像素子に本発明を適用している
が、これに限らず、例えば電荷転送部を2相駆動方式や
3相駆動方式で駆動するCCD撮像素子に本発明を適用
してもよい。
In each of the above examples, the present invention is applied to a CCD image pickup device in which the charge transfer section is driven by a four-phase drive method. However, the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to a CCD imaging device driven by a phase driving method.

【0056】また、以上の各例ではインターライントラ
ンスファ方式で信号電荷を転送するCCD撮像素子に本
発明を適用しているが、これに限らず、例えばフレーム
インターライントランスファ(FIT)方式で信号電荷
を転送するCCD撮像素子に本発明を適用してもよい。
In each of the above examples, the present invention is applied to a CCD image pickup device which transfers signal charges by an interline transfer method. However, the present invention is not limited to this. For example, a signal charge is transferred by a frame interline transfer (FIT) method. The present invention may be applied to a CCD image pickup device that transfers the image data.

【0057】また、以上の各例ではCCD撮像素子に本
発明を適用しているが、その他の固体撮像素子に本発明
を適用してもよい。また、本発明は、以上の実施例に限
らず、本発明の要旨を逸脱することなく、その他様々の
構成をとりうることはもちろんである。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a CCD image sensor, but the present invention may be applied to other solid-state image sensors. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may take various other configurations without departing from the gist of the present invention.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る固体撮像素
子によれば、受光電荷蓄積部からの信号電荷の読み出し
に使用されない第2の転送電極と開口部分との間の距離
が従来よりも相当程度大きくなるので、この転送電極と
開口部分との間において遮光金属膜とシリコン基板表面
との隙間での光の多重反射の回数が多くなることによ
り、遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間での光の多
重反射を原因とするスミアを低減することができる効果
を奏する。
As described above, according to the solid-state imaging device according to the present invention, the distance between the second transfer electrode, which is not used for reading out the signal charge from the light receiving charge accumulating portion, and the opening is larger than that of the conventional device. Becomes considerably large, so that the number of times of multiple reflection of light in the gap between the light-shielding metal film and the silicon substrate surface between the transfer electrode and the opening increases, so that the light-shielding metal film and the silicon substrate surface can be separated. There is an effect that smear caused by multiple reflection of light in the gap can be reduced.

【0059】そして、電荷転送部と開口部分との間の距
離を大きくすることがない(即ち開口部分の面積を小さ
くしたり電荷転送部の幅を狭くしたりすることがない)
ので、撮像素子の重要な特性である感度や出力レベルを
低下させることがない。また、受光電荷蓄積部からの信
号電荷の読み出しに使用される第1の転送電極と開口部
分との間の距離のほうは従来とほぼ同じ(あるいは従来
よりも僅かに大きいだけ)なので、読み出しゲートに
は、電位障壁としての役割と読み出し経路としての役割
との両方を十分に果たさせることが可能である。
Further, the distance between the charge transfer portion and the opening is not increased (that is, the area of the opening is not reduced or the width of the charge transfer portion is not reduced).
Therefore, the sensitivity and output level, which are important characteristics of the image sensor, are not reduced. Further, the distance between the first transfer electrode used for reading out the signal charge from the light receiving charge storage section and the opening is almost the same as that of the related art (or is slightly larger than that of the related art). Can sufficiently fulfill both the role as a potential barrier and the role as a readout path.

【0060】しかも、こうした構造の撮像素子は、設計
の際に第1の転送電極の幅よりも第2の転送電極の幅の
ほうを大きく決定することに基づき、比較的簡単に製造
が可能である。従って、比較的簡単にスミアの低減を実
現することができる。
Moreover, the imaging device having such a structure can be manufactured relatively easily based on the fact that the width of the second transfer electrode is determined to be larger than the width of the first transfer electrode at the time of design. is there. Therefore, smear can be relatively easily reduced.

【0061】尚、こうした撮像素子において、電荷転送
部の転送方向上での第1の転送電極の辺よりも、この方
向上での第2の転送電極の辺のほうを長くした場合に
は、遮光金属膜とシリコン基板表面との隙間で多重反射
して電荷転送部に直接入り込む光のうち、第2の転送電
極と開口部分との間で多重反射する光の割合(即ち多重
反射の回数が多い光の割合)が増加するので、スミアを
一層低減することができるようになる。
In such an image sensor, when the side of the second transfer electrode in the transfer direction of the charge transfer section is longer than the side of the first transfer electrode in the transfer direction, The ratio of the light that is multiple-reflected between the second transfer electrode and the opening portion of the light that directly enters the charge transfer portion after multiple reflection at the gap between the light-shielding metal film and the silicon substrate surface (that is, the number of times of multiple reflection is (The ratio of a large amount of light) increases, so that smear can be further reduced.

【0062】しかも、こうした構造の撮像素子も、設計
の際に、第1の転送電極の幅よりも第2の転送電極の幅
のほうを大きく決定することに加えて、第1の転送電極
の辺よりも第2の転送電極の辺のほうを長く決定するこ
とに基づき、やはり比較的簡単に製造が可能である。
In addition, in the image pickup device having such a structure, in addition to determining the width of the second transfer electrode to be larger than the width of the first transfer electrode at the time of designing, the image pickup device has the following structure. Based on the determination that the side of the second transfer electrode is longer than the side, the manufacture can also be performed relatively easily.

【0063】また、こうした撮像素子において、第1の
転送電極の下側の部分(即ち読み出しゲート)の不純物
濃度よりも、第2の転送電極の下側の部分(即ち電位障
壁としての役割のみを有する部分)の不純物濃度のほう
を高くした場合には、電位障壁としての役割のみを有す
る部分の不純物濃度が高くなるので、この部分の幅を一
層狭くしても(即ち第2の転送電極と開口部分との間の
距離を一層大きくしても)、この部分が電位障壁として
の役割を十分に果たすようになる。従って、スミアを一
層低減することができるようになる。
In such an image sensor, the lower portion of the second transfer electrode (that is, only the role as the potential barrier) is lower than the impurity concentration of the lower portion of the first transfer electrode (that is, the read gate). In the case where the impurity concentration of the portion having the second transfer electrode is higher, the impurity concentration of the portion having only a role as a potential barrier becomes higher. Even if the distance between the opening and the opening portion is further increased), this portion sufficiently serves as a potential barrier. Therefore, smear can be further reduced.

【0064】次に、本発明に係る固体撮像素子の製造方
法によれば、受光電荷蓄積部の形成工程を利用して電位
障壁としての役割のみを有する部分の不純物濃度を高く
しているので、新たな工程を増やすことなく、電位障壁
としての役割のみを有する部分の不純物濃度を高くした
撮像素子を簡単に製造することができるという効果を奏
する。
Next, according to the method of manufacturing the solid-state imaging device according to the present invention, the impurity concentration of the portion having only the role of a potential barrier is increased by utilizing the process of forming the light-receiving charge accumulation portion. There is an effect that an imaging element in which a portion having only a role as a potential barrier has a high impurity concentration can be easily manufactured without adding new steps.

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

【図1】CCD撮像素子の撮像面の表面構造の一例を示
す平面図である。
FIG. 1 is a plan view illustrating an example of a surface structure of an imaging surface of a CCD imaging device.

【図2】電荷転送部のうち隣り合う2つの画素に対応す
る部分のポテンシャル図である。
FIG. 2 is a potential diagram of a portion corresponding to two adjacent pixels in a charge transfer unit.

【図3】隣り合う2つの画素の転送電極への印加電圧の
レベルの変化を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing a change in the level of a voltage applied to a transfer electrode of two adjacent pixels.

【図4】隣り合う2つの画素の転送電極への印加電圧の
レベルの変化を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing a change in the level of a voltage applied to a transfer electrode of two adjacent pixels.

【図5】本発明に係るCCD撮像素子の1画素分の表面
構造の一例を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing an example of a surface structure for one pixel of the CCD image sensor according to the present invention.

【図6】従来のCCD撮像素子の1画素分の表面構造の
一例を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing an example of a surface structure for one pixel of a conventional CCD image sensor.

【図7】本発明に係るCCD撮像素子の1画素分の表面
構造の別の一例を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing another example of the surface structure for one pixel of the CCD image sensor according to the present invention.

【図8】本発明に係るCCD撮像素子の1画素分の表面
構造の別の一例を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing another example of the surface structure for one pixel of the CCD image sensor according to the present invention.

【図9】CCD撮像素子の不純物分布の一例を示す断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of an impurity distribution of a CCD image sensor.

【図10】CCD撮像素子の1画素分の断面構造の一例
を示す断面図と、そのポテンシャル図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a cross-sectional structure for one pixel of a CCD image sensor, and a potential diagram thereof.

【図11】図10のCCD撮像素子において転送電極の
幅を狭くした状態を示す断面図である。
11 is a cross-sectional view showing a state where the width of a transfer electrode is reduced in the CCD imaging device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,12 受光電荷蓄積部、 2,14 電荷転送部、
3,4,15 転送電極、 5 チャネル分離領域、
11 シリコン基板、 13 読み出しゲート、
6,16 遮光金属膜
1,12 received light charge storage unit, 2,14 charge transfer unit,
3, 4, 15 transfer electrodes, 5 channel separation regions,
11 silicon substrate, 13 read gate,
6,16 shading metal film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遮光材料によって開口部分を画されてお
り、該開口部分で受光した光を信号電荷に変換して蓄積
する受光電荷蓄積部と、 前記受光電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を、該受光電
荷蓄積部からの信号電荷の読み出しに使用される第1の
転送電極及び該読み出しに使用されない第2の転送電極
への電圧の印加により、前記受光電荷蓄積部から読み出
して転送する電荷転送部とを有する固体撮像素子におい
て、 前記第1の転送電極と前記開口部分との間の距離より
も、前記第2の転送電極と前記開口部分との間の距離の
ほうを大きくしたことを特徴とする固体撮像素子。
An opening is defined by a light-shielding material, a light receiving charge accumulating portion for converting light received at the opening into signal charge and storing the signal charge, and a signal charge stored in the light receiving charge accumulating portion. Charges applied to the first transfer electrode used for reading out signal charges from the light receiving charge accumulating section and the second transfer electrodes not used for reading out, and read and transferred from the light receiving charge accumulating section. A solid-state imaging device having a transfer unit, wherein a distance between the second transfer electrode and the opening is larger than a distance between the first transfer electrode and the opening. Characteristic solid-state imaging device.
【請求項2】 請求項1に記載の固体撮像素子におい
て、前記電荷転送部の転送方向上での前記第1の転送電
極の辺よりも、該方向上での前記第2の転送電極の辺の
ほうを長くしたことを特徴とする固体撮像素子。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a side of the second transfer electrode in the direction of transfer of the charge transfer unit is larger than a side of the first transfer electrode in the direction of transfer. A solid-state imaging device characterized by having a longer one.
【請求項3】 請求項1または2に記載の固体撮像素子
において、前記第1の転送電極の下側に位置する部分の
不純物濃度よりも、前記第2の転送電極に位置する部分
の不純物濃度のほうを高くしたことを特徴とする固体撮
像素子。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an impurity concentration of a portion located on said second transfer electrode is higher than an impurity concentration of a portion located below said first transfer electrode. A solid-state imaging device characterized by having a higher height.
【請求項4】 遮光材料によって開口部分を画されてお
り、該開口部分で受光した光を信号電荷に変換して蓄積
する受光電荷蓄積部と、 前記受光電荷蓄積部に蓄積された信号電荷を、該受光電
荷蓄積部からの信号電荷の読み出しに使用される第1の
転送電極及び該読み出しに使用されない第2の転送電極
への電圧の印加により、前記受光電荷蓄積部から読み出
して転送する電荷転送部とを有する固体撮像素子の製造
方法において、 前記受光電荷蓄積部を形成すべき部分に不純物を導入す
る工程で、前記第2の転送電極の下側の部分にも併せて
該不純物を導入することを特徴とする固体撮像素子の製
造方法。
An opening portion defined by a light shielding material, a light receiving charge accumulating portion for converting light received at the opening portion into a signal charge and storing the signal charge, and a signal charge stored in the light receiving charge accumulating portion. Charges applied to the first transfer electrode used for reading out signal charges from the light receiving charge accumulating section and the second transfer electrodes not used for reading out, and read and transferred from the light receiving charge accumulating section. In the method for manufacturing a solid-state imaging device having a transfer section, the step of introducing an impurity into a portion where the light-receiving charge accumulation section is to be formed, the step of introducing the impurity also into a portion below the second transfer electrode A method for manufacturing a solid-state imaging device.
【請求項5】 請求項4に記載の固体撮像素子の製造方
法において、前記受光電荷蓄積部を形成すべき部分に不
純物を導入する工程は互いに異なる種類の不純物を導入
する複数の工程から成っており、該複数の工程中の一部
の工程でのみ、前記第2の転送電極の下側の部分にも併
せて不純物を導入することを特徴とする固体撮像素子の
製造方法。
5. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, wherein the step of introducing an impurity into a portion where the light-receiving charge accumulation section is to be formed comprises a plurality of steps of introducing different types of impurities. A method of manufacturing a solid-state imaging device, wherein an impurity is introduced into only a part of the plurality of steps together with a part below the second transfer electrode.
JP9300974A 1997-10-31 1997-10-31 Solid-state image-pickup device and manufacture thereof Pending JPH11135765A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9300974A JPH11135765A (en) 1997-10-31 1997-10-31 Solid-state image-pickup device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9300974A JPH11135765A (en) 1997-10-31 1997-10-31 Solid-state image-pickup device and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11135765A true JPH11135765A (en) 1999-05-21

Family

ID=17891325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9300974A Pending JPH11135765A (en) 1997-10-31 1997-10-31 Solid-state image-pickup device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11135765A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8183657B2 (en) Solid state imaging device comprising charge retention region and buried layer below gate
US20040169125A1 (en) Solid state image pickup device with wide dynamic range
JP3318814B2 (en) Solid-state imaging device and driving method thereof
EP0403939B1 (en) Method of driving a solid state imaging device
JPH0965217A (en) Solid-state image pickup device and its drive method
US6724022B1 (en) Solid-state imaging device
JPS62269357A (en) Solid-state image sensing device
JP3317248B2 (en) Solid-state imaging device
US6215521B1 (en) Solid state image sensor having an unnecessary electric charge exhausting section formed adjacent to a horizontal electric charge transfer section, and a method for manufacturing the same
JP2914496B2 (en) Solid-state imaging device
JPH0319711B2 (en)
JP2006140411A (en) Solid-state image sensing element
JPH02309877A (en) Solid-state image pickup device
JP4525235B2 (en) Solid-state imaging device and driving method thereof
JP3252804B2 (en) Driving method of solid-state imaging device
JPH0443429B2 (en)
JP2006210680A (en) Solid-state imaging element
JPH0775020A (en) Charge coupled device
JPH0446504B2 (en)
JP2856182B2 (en) Solid-state imaging device
JPH11135765A (en) Solid-state image-pickup device and manufacture thereof
JPH09139486A (en) Solid state image pick up element and drive of solid state image pick up element
JP2002151673A (en) Solid-state image pickup element
JPH031871B2 (en)
JP2000059695A (en) Solid-state image pickup device and drive method therefor