JPS58125970A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPS58125970A JPS58125970A JP57008443A JP844382A JPS58125970A JP S58125970 A JPS58125970 A JP S58125970A JP 57008443 A JP57008443 A JP 57008443A JP 844382 A JP844382 A JP 844382A JP S58125970 A JPS58125970 A JP S58125970A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 26
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 18
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- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 108010075750 P-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
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-
- 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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は固体撮像装置に関する。
固体撮像装置のプルーミング防止法が各種提案されてい
るが、ウェル上に固体撮像装置を形成する方法は有力で
ある。
るが、ウェル上に固体撮像装置を形成する方法は有力で
ある。
第１図はウェル上に形成したインターライン転送方式固
体撮像装置の平面模式図、第２図は第１図におけるＩ−
１線に沿う部分的断面図である。
体撮像装置の平面模式図、第２図は第１図におけるＩ−
１線に沿う部分的断面図である。
ｎチャネル型の場合について説明するが、ｐチャネル型
の場合についても同様である。ｎ型半導体基板１にＰウ
ェル２が設けられている。このＰウェル２とｐｎ接合し
、入射光による信号電荷を蓄積する蓄積領域３が多数個
複数列に配列形成されている。蓄積領域３の各列ごとに
近接し対応して垂直ＣＣＤレジスタ４が形成されている
。垂直００Ｄレジスタ４はｎｍの埋め込み層５を有し、
埋め込み層５の表面には酸化膜６を介して垂直ＣＯＤ電
極７が設けられている。蓄積領域３と垂直ＣＯＤレジス
タ４との関にはトランスファゲート８が設けられている
。垂直ＣＯＤレジスタ４の一方の端部は水平００Ｄレジ
スタ９に接続されており、この水平ＣＯＤレジスタ９の
一方の端部は出力部１０ＫＩＩ続されている。光電変換
を行う蓄積領域３以外の部分はアル１＝ウムＩＩＫよっ
て光遮蔽されている。また蓄積領域と蓄積領域との間や
蓄積領域と隣の垂直００Ｄレジスタとの間には濃度の高
いｐ型のチャネルストップ領域１２が形成されている。
の場合についても同様である。ｎ型半導体基板１にＰウ
ェル２が設けられている。このＰウェル２とｐｎ接合し
、入射光による信号電荷を蓄積する蓄積領域３が多数個
複数列に配列形成されている。蓄積領域３の各列ごとに
近接し対応して垂直ＣＣＤレジスタ４が形成されている
。垂直００Ｄレジスタ４はｎｍの埋め込み層５を有し、
埋め込み層５の表面には酸化膜６を介して垂直ＣＯＤ電
極７が設けられている。蓄積領域３と垂直ＣＯＤレジス
タ４との関にはトランスファゲート８が設けられている
。垂直ＣＯＤレジスタ４の一方の端部は水平００Ｄレジ
スタ９に接続されており、この水平ＣＯＤレジスタ９の
一方の端部は出力部１０ＫＩＩ続されている。光電変換
を行う蓄積領域３以外の部分はアル１＝ウムＩＩＫよっ
て光遮蔽されている。また蓄積領域と蓄積領域との間や
蓄積領域と隣の垂直００Ｄレジスタとの間には濃度の高
いｐ型のチャネルストップ領域１２が形成されている。
この固体撮像装置は蓄積領域３で入射光量に応じて蓄積
した信号電荷を、シランスフアゲ−）８を介してそれぞ
れ対応する垂直ｏａｂレジスタ４へ転送する。垂直００
Ｄレジスタ４へ信号電荷を転送した後、トランスファゲ
ート８が閉じられ、蓄積領域３は次の周期の信号電荷を
蓄積する。
した信号電荷を、シランスフアゲ−）８を介してそれぞ
れ対応する垂直ｏａｂレジスタ４へ転送する。垂直００
Ｄレジスタ４へ信号電荷を転送した後、トランスファゲ
ート８が閉じられ、蓄積領域３は次の周期の信号電荷を
蓄積する。
方、垂直００Ｄレジスタ４へ転送された信号電荷は並列
に垂直方向に転送され、各垂直００Ｄレジスタ４の一水
平ライン毎に、水平０Ｇ７Ｄレジスタ９に転送される。
に垂直方向に転送され、各垂直００Ｄレジスタ４の一水
平ライン毎に、水平０Ｇ７Ｄレジスタ９に転送される。
水平００Ｄレジスタ９へ送られた電荷は次に垂直００Ｄ
レジスタ４から信号電荷が転送されて来る前に水平方向
に信号電荷を転送し、出力部１０から信号として外部に
取り出されるＯ 次にこの固体撮像装置におけるプルーミングの抑制につ
いて述べる。＄３図社第２図における１−１ｍに沿う電
位分布図である。横軸は深さ方向であり、表面より蓄積
領域３、Ｐウェル２ｓｎ型半導体基板である。縦軸は下
向きに電位が取っである。電位の基準をＰウェル２の中
性領域とした。
レジスタ４から信号電荷が転送されて来る前に水平方向
に信号電荷を転送し、出力部１０から信号として外部に
取り出されるＯ 次にこの固体撮像装置におけるプルーミングの抑制につ
いて述べる。＄３図社第２図における１−１ｍに沿う電
位分布図である。横軸は深さ方向であり、表面より蓄積
領域３、Ｐウェル２ｓｎ型半導体基板である。縦軸は下
向きに電位が取っである。電位の基準をＰウェル２の中
性領域とした。
ｎ型半導体基板に正の電位ＶｍＵＢを印加し、蓄積領域
３直下のＰウェル２を空乏化させる。このときの電位分
布を示したのが第３図である。蓄積領域３とｎ＃１半導
体基板との間にａＳＩＩボルトの電位障壁ができる。蓄
積領域３の周囲の電位障壁の大きさをＶＢボルトより小
さくしておく。すると蓄積領域３の信号電荷の最大蓄積
電荷量ａＶＩＩＫよって制限される。強い光が入射し、
最大蓄積電荷量よりも大きな信号電荷が発生した場合、
余剰の電荷社電位障壁ＶＢを越えてｎｌｌ半導体基板１
へ移動する。このために、この固体撮像装置で社強い光
が入射しても、他の絵素の蓄積領域や垂直ＣＯＤレジス
タへ流出せず、ブルーミング現象は発生しない。
３直下のＰウェル２を空乏化させる。このときの電位分
布を示したのが第３図である。蓄積領域３とｎ＃１半導
体基板との間にａＳＩＩボルトの電位障壁ができる。蓄
積領域３の周囲の電位障壁の大きさをＶＢボルトより小
さくしておく。すると蓄積領域３の信号電荷の最大蓄積
電荷量ａＶＩＩＫよって制限される。強い光が入射し、
最大蓄積電荷量よりも大きな信号電荷が発生した場合、
余剰の電荷社電位障壁ＶＢを越えてｎｌｌ半導体基板１
へ移動する。このために、この固体撮像装置で社強い光
が入射しても、他の絵素の蓄積領域や垂直ＣＯＤレジス
タへ流出せず、ブルーミング現象は発生しない。
半導体基板としては一般にはＯＺ法で育成した結晶が用
いられる。しかしＣ２法では半導体基板面内で不純物分
布が一様ではなく、スワール状に濃淡があり、このばら
つきは１０〜２０％にも達すると言われている。このよ
うな不純物濃度ばらつきを有する半導体基板上に上記の
固体撮像装置を形成すると、蓄積領域３の信号電荷の最
大蓄積電荷量を決めるｖｎがばらつく。蓄積領域３、Ｐ
ウェル２ｓ ｎ型半導体基板１のうちでもつとも不純物
濃度が小さいｎ型半導体基板１の不純物濃度の不均一性
がもっともｖＢのばらつきに影響する。
いられる。しかしＣ２法では半導体基板面内で不純物分
布が一様ではなく、スワール状に濃淡があり、このばら
つきは１０〜２０％にも達すると言われている。このよ
うな不純物濃度ばらつきを有する半導体基板上に上記の
固体撮像装置を形成すると、蓄積領域３の信号電荷の最
大蓄積電荷量を決めるｖｎがばらつく。蓄積領域３、Ｐ
ウェル２ｓ ｎ型半導体基板１のうちでもつとも不純物
濃度が小さいｎ型半導体基板１の不純物濃度の不均一性
がもっともｖＢのばらつきに影響する。
この最大蓄積電荷量のばらつきは飽和光量程度の一様光
を入射した時に着しく虜われ、見苦しい再生画像になる
という欠点があった。
を入射した時に着しく虜われ、見苦しい再生画像になる
という欠点があった。
この発明の目的は上記の欠点を無くシ、最大蓄積電荷量
のばらつきをなくした固体撮像装置を提供することにあ
る。
のばらつきをなくした固体撮像装置を提供することにあ
る。
この発明によれば半導体基板上に該半導体基板と同一導
電型からなる半導体層が構成され、該半導体層内に該半
導体層と異なる導電型からなるウェルが形成され、かつ
該ウェルの底部が前記半導体基板と半導体層との界面に
達しないように形成されてなり、該ウェル領域内に撮像
デバイスが形成されていることを特徴とする固体撮像装
置が得られる。前記この発明において半導体基板上に形
成されそいる半導体層はエピタキシャル成長層あるいは
イオン注入層で構成されてもよい。
電型からなる半導体層が構成され、該半導体層内に該半
導体層と異なる導電型からなるウェルが形成され、かつ
該ウェルの底部が前記半導体基板と半導体層との界面に
達しないように形成されてなり、該ウェル領域内に撮像
デバイスが形成されていることを特徴とする固体撮像装
置が得られる。前記この発明において半導体基板上に形
成されそいる半導体層はエピタキシャル成長層あるいは
イオン注入層で構成されてもよい。
以下この発明の実施例にもとづいて説明する。
この発明の一実施例の固体撮像装置の平面模式図は第１
図と同書である。第４図は第１図の１−１１［Ｋ沿う部
分的断面図である。同図において第 ２図と同一番
号のものは同一構成要素を示す。ｎ型半導体基板１上に
エピタキシャル成長法によりｎ型の半導体層１３が形成
されでいる。この半導体層１３上にＰウェル２が設けら
れている。Ｐウェル２上の構成要素は従来−例と同様で
ある。半導体層１３の不純物浸度はｎｉｌ！！！半導体
基板１の不純物濃度に比較して大きくても小さくても等
しくてもよい。Ｐウェル２と半導体層１３とのｐｍ接合
の半導体層１３側へ伸びた空乏層の厚さよりも半導体層
１３の厚さを大きくする。この一実施例の固体撮像装置
の撮像動作は従来例と同様である。
図と同書である。第４図は第１図の１−１１［Ｋ沿う部
分的断面図である。同図において第 ２図と同一番
号のものは同一構成要素を示す。ｎ型半導体基板１上に
エピタキシャル成長法によりｎ型の半導体層１３が形成
されでいる。この半導体層１３上にＰウェル２が設けら
れている。Ｐウェル２上の構成要素は従来−例と同様で
ある。半導体層１３の不純物浸度はｎｉｌ！！！半導体
基板１の不純物濃度に比較して大きくても小さくても等
しくてもよい。Ｐウェル２と半導体層１３とのｐｍ接合
の半導体層１３側へ伸びた空乏層の厚さよりも半導体層
１３の厚さを大きくする。この一実施例の固体撮像装置
の撮像動作は従来例と同様である。
一般にエピタキシャル成長された半導体層は不純物濃度
が均一なものが得られる。このために第３図に示したＶ
ｌのばらつきはなくなり、蓄積領域３の信号電荷の最大
蓄積電荷量のばらつきもなくなり、良好な再生画像が得
られる。
が均一なものが得られる。このために第３図に示したＶ
ｌのばらつきはなくなり、蓄積領域３の信号電荷の最大
蓄積電荷量のばらつきもなくなり、良好な再生画像が得
られる。
この発明の第２の実施例の固体撮像装置は第１図、第４
図と同様の構成である。ただしｎ型の半導体層１３をイ
オン注入法によって形成する。半導体層１３の不純物濃
度はｎ型半導体基板１の不純物濃度より１桁以上大きく
する。半導体層１３にはもともとｎ型半導体基板に含ま
れていた不純物とイオン注入された不純物との両方が存
在する。
図と同様の構成である。ただしｎ型の半導体層１３をイ
オン注入法によって形成する。半導体層１３の不純物濃
度はｎ型半導体基板１の不純物濃度より１桁以上大きく
する。半導体層１３にはもともとｎ型半導体基板に含ま
れていた不純物とイオン注入された不純物との両方が存
在する。
前者の不純物の濃度はばらつきが１０〜２０％あるが、
後者の不純物の濃度のばらつきは小さく押えられる。そ
こで後者の不純物濃度を前者の不純物濃度の例えば１０
倍にすると、半導体層１３の不純物濃度のばらつきは１
〜２襲と小さくなる０このために蓄積領域３の最大蓄積
電荷量のばらつきが押えられ、良好な再生画像が得られ
る。
後者の不純物の濃度のばらつきは小さく押えられる。そ
こで後者の不純物濃度を前者の不純物濃度の例えば１０
倍にすると、半導体層１３の不純物濃度のばらつきは１
〜２襲と小さくなる０このために蓄積領域３の最大蓄積
電荷量のばらつきが押えられ、良好な再生画像が得られ
る。
この発明の第３の実施例の固体撮像装置の平面模式図は
第１７図と同様であ゛る。第５図は第１図の１−１線に
沿う部分的断面図である。同図において第２図と同一番
号のものは同一構成要素を示す。
第１７図と同様であ゛る。第５図は第１図の１−１線に
沿う部分的断面図である。同図において第２図と同一番
号のものは同一構成要素を示す。
ｎ型半導体基板１上にエピタキシャル成長法によりｎ型
の半導体層１３が形成されている。この半導体層１３上
にＰウェル２が設けられている。このＰウェル２は蓄積
領域３の直下では浅くプルーミングが制御しやすくシ、
垂直ＣＯＤレジスタの直下では深く垂直ＣＯＤレジスタ
の転送可能電荷量が大きくなるようになっている。この
固体撮像装置においても第１の実施例のものと同様にこ
の発明の効果がある。
の半導体層１３が形成されている。この半導体層１３上
にＰウェル２が設けられている。このＰウェル２は蓄積
領域３の直下では浅くプルーミングが制御しやすくシ、
垂直ＣＯＤレジスタの直下では深く垂直ＣＯＤレジスタ
の転送可能電荷量が大きくなるようになっている。この
固体撮像装置においても第１の実施例のものと同様にこ
の発明の効果がある。
第７図、第８図は本発明の第４の実施例を説明するため
のもので、３７は半導体基板１とＰ−ｎ接合を形成して
なる蓄積領域、３８は垂直読み出し用のスイッチでＭ０
８トランジスタで形成されている。垂直スイッチＭＯ８
）ランジスタ３８のゲート４８は、−行毎垂直遅延パル
スを発生する垂直シフトレジスタ４０のタップ４１に共
通接続されている。また各垂直スイッチＭＯ８）ランジ
スタ３８のドレイン５０は垂直方向に配列された素子が
垂直信号読み出しｌ［３９で共通接続されている。４２
は水平切換ＭＯ８）ランジスタで、各グートハ水平シフ
トレジスタ４３の各タップ４４に接続される。
のもので、３７は半導体基板１とＰ−ｎ接合を形成して
なる蓄積領域、３８は垂直読み出し用のスイッチでＭ０
８トランジスタで形成されている。垂直スイッチＭＯ８
）ランジスタ３８のゲート４８は、−行毎垂直遅延パル
スを発生する垂直シフトレジスタ４０のタップ４１に共
通接続されている。また各垂直スイッチＭＯ８）ランジ
スタ３８のドレイン５０は垂直方向に配列された素子が
垂直信号読み出しｌ［３９で共通接続されている。４２
は水平切換ＭＯ８）ランジスタで、各グートハ水平シフ
トレジスタ４３の各タップ４４に接続される。
第７図、第８図に示す固体撮像装置は通称ＭＯＢ型七ン
サと呼ばれる固体撮像装置でその動作社、蓄積領域３７
で蓄えられた光情報信号は、垂直シフ）レジスタ４０の
任意のタップ４１がハイレベルになるとこのタップ４１
に接続される行の垂直スイッチＭＯ８トランジスタ３８
が同時に導通状態となり信号電荷はそれぞれ対応する垂
直読み出し＠３９に読み出される。この信号電荷は、水
平シフトレジスタ４３からの各タップ出力４４により水
平スイッチλ［０，Ｓ）ランジスタを介して順次出力ラ
イン４５へ読み出される。このように垂直シフトレジス
タ４０の任意のタップ４１に対応する蓄積領域３７の信
号がすべて読み出されたら。
サと呼ばれる固体撮像装置でその動作社、蓄積領域３７
で蓄えられた光情報信号は、垂直シフ）レジスタ４０の
任意のタップ４１がハイレベルになるとこのタップ４１
に接続される行の垂直スイッチＭＯ８トランジスタ３８
が同時に導通状態となり信号電荷はそれぞれ対応する垂
直読み出し＠３９に読み出される。この信号電荷は、水
平シフトレジスタ４３からの各タップ出力４４により水
平スイッチλ［０，Ｓ）ランジスタを介して順次出力ラ
イン４５へ読み出される。このように垂直シフトレジス
タ４０の任意のタップ４１に対応する蓄積領域３７の信
号がすべて読み出されたら。
垂直シフ）レジスタ４０は１段進んで次のタップがハイ
レベルになり、同時にそのタップに対応する行の蓄積領
域３７の信号電荷が対応する垂直読み出し線３９に読み
出される。以下同様な動作をくり返すことにより、篤７
図に示す蓄積領域３７に蓄えられた信号電荷を一行毎順
次読み出すことができる。
レベルになり、同時にそのタップに対応する行の蓄積領
域３７の信号電荷が対応する垂直読み出し線３９に読み
出される。以下同様な動作をくり返すことにより、篤７
図に示す蓄積領域３７に蓄えられた信号電荷を一行毎順
次読み出すことができる。
ＭＯＢ型センナにおいても、Ｐウェル２上に上記の構成
要素を設けることｋよってプルーミング現象を防止する
ことができる。プルーミング抑制の方法はインターライ
ン転送方式固体撮像装置の場合と同様に第３図に示した
マ詐−によって蓄積領域３７の最大蓄積電荷量が決まる
。このため、この固体撮像装置においても第１０集施例
と同様にこの発明の効果がある。
要素を設けることｋよってプルーミング現象を防止する
ことができる。プルーミング抑制の方法はインターライ
ン転送方式固体撮像装置の場合と同様に第３図に示した
マ詐−によって蓄積領域３７の最大蓄積電荷量が決まる
。このため、この固体撮像装置においても第１０集施例
と同様にこの発明の効果がある。
また実施例ではＮチャネル型半導体装置について説明し
たが各領域の導電型を反対にすることでＰチャネル半導
体装置に適用できること拡言うまでもない。
たが各領域の導電型を反対にすることでＰチャネル半導
体装置に適用できること拡言うまでもない。
第１図はインターライン転送方式固体撮像装置の模式的
平面図、第２図は第１図におけるＩ−１線に沿う部分的
断面図（従来例）、第３図は第２図における璽−■線に
沿う電位分布図、第４図は纂１図におけるＩ−１線に沿
う部分的断面図（この発明の第１の実施例）、第５図は
第１図におけるＩ’−１線に沿う部分的断面図（この発
明の第３の実施例）、第６図はＭＯａ型センサの模式的
平面図、第７図は第６１！０４６の部分的断面図である
。 １・・・半導体基板、２・・・Ｐウェル、３，３７・・
・蓄積領域、４，９．１０・・・それぞれ読み出し部を
構成する垂直ＣＯＤレジスタ、水子〇ＯＤレジスタ。 出力部、１３・・・半導体層。 代理人弁理士内 原 普 オ １ 目 才 ５ 胆 渾Ｓ 。 第４胆 ｔ５図
平面図、第２図は第１図におけるＩ−１線に沿う部分的
断面図（従来例）、第３図は第２図における璽−■線に
沿う電位分布図、第４図は纂１図におけるＩ−１線に沿
う部分的断面図（この発明の第１の実施例）、第５図は
第１図におけるＩ’−１線に沿う部分的断面図（この発
明の第３の実施例）、第６図はＭＯａ型センサの模式的
平面図、第７図は第６１！０４６の部分的断面図である
。 １・・・半導体基板、２・・・Ｐウェル、３，３７・・
・蓄積領域、４，９．１０・・・それぞれ読み出し部を
構成する垂直ＣＯＤレジスタ、水子〇ＯＤレジスタ。 出力部、１３・・・半導体層。 代理人弁理士内 原 普 オ １ 目 才 ５ 胆 渾Ｓ 。 第４胆 ｔ５図
Claims (3)
- （１） 半導体基板上に該半導体基板と同−導電盤か
らなる半導体層が構成され、該半導体層内に誼半導体層
と異なる導電盤からなるウェルが形成され、かつ該ウェ
ルの底部が前記半導体基板と半導体層との界面に達しな
いように形成されてなり、諌ウェル領域内に撮像デバイ
スが形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - （２）半導体基板上に形成されている半導体層がエピタ
キシャル成長層で構成されている特許請求の範囲第１項
記載の固体撮像装置。 - （３） 半導体基板上に形成されている半導体層がイ
オン注入層で構成されている特許請求の範囲第１項記載
の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008443A JPS58125970A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008443A JPS58125970A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125970A true JPS58125970A (ja) | 1983-07-27 |
| JPH0424870B2 JPH0424870B2 (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=11693263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57008443A Granted JPS58125970A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125970A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60182768A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-18 | Sony Corp | 縦形オ−バ−フロ−イメ−ジセンサ− |
| JPS614378A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| JPS61142765A (ja) * | 1984-12-17 | 1986-06-30 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0277158A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-16 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
| JPH04315470A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Nec Corp | 固体撮像装置の製造方法 |
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