JPS58125975A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS58125975A JPS58125975A JP57008448A JP844882A JPS58125975A JP S58125975 A JPS58125975 A JP S58125975A JP 57008448 A JP57008448 A JP 57008448A JP 844882 A JP844882 A JP 844882A JP S58125975 A JPS58125975 A JP S58125975A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 241000276457 Gadidae Species 0.000 description 1
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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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
- H01L27/14887—Blooming suppression
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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】
本発明は固体撮像素子、特に電荷結合素子を用いた固体
撮像素子に関する。
撮像素子に関する。
電荷結合素子（以後ＣＯＤと記す）は新しい種類の半導
体機能素子で情報を表わす電子的信号を電荷群の形で蓄
積しかつ順次転送させることができる。この電荷群は外
部からの信号電圧あるいは入射光等により発生させるこ
とができるため各種の撮像デバイス、メモリ、信号処理
装置への応用がなされている。なかでもＯＯＤを用いた
固体撮像素子は小型・軽量、低消費電力、高８／Ｎ、高
信頼性等の特徴を有し各種撮像素子の開発が盛んである
＠ＯＯＤを用いた固体撮像素子社大別してフレームトラ
ンスファ方式とインターライン方式に分けられる。この
うちインターライン方式はフレームトランスファ方式に
比ベチップ面積が小さい、スミアが少ない、駆動が容易
等の轡色があり固体撮像素子の主流となりつつある。
体機能素子で情報を表わす電子的信号を電荷群の形で蓄
積しかつ順次転送させることができる。この電荷群は外
部からの信号電圧あるいは入射光等により発生させるこ
とができるため各種の撮像デバイス、メモリ、信号処理
装置への応用がなされている。なかでもＯＯＤを用いた
固体撮像素子は小型・軽量、低消費電力、高８／Ｎ、高
信頼性等の特徴を有し各種撮像素子の開発が盛んである
＠ＯＯＤを用いた固体撮像素子社大別してフレームトラ
ンスファ方式とインターライン方式に分けられる。この
うちインターライン方式はフレームトランスファ方式に
比ベチップ面積が小さい、スミアが少ない、駆動が容易
等の轡色があり固体撮像素子の主流となりつつある。
ところでこのような固体撮像素子の最大の欠点は強い光
が入射したときにプルーミング、スミア現象が生ずるこ
とであり、この欠点を克服するため従来オーバ７０−ド
レインを設ける。Ｐ−ｗＩｌｌ上に素子を形成する等の
試みがなされている。しかしながら従来のＰ −ｗＩｌ
ｌ上に形成した撮像素子ではウェー八面内の不純物分布
のばらつきが直接再生画像上に同定パターン雑音として
表われる。
が入射したときにプルーミング、スミア現象が生ずるこ
とであり、この欠点を克服するため従来オーバ７０−ド
レインを設ける。Ｐ−ｗＩｌｌ上に素子を形成する等の
試みがなされている。しかしながら従来のＰ −ｗＩｌ
ｌ上に形成した撮像素子ではウェー八面内の不純物分布
のばらつきが直接再生画像上に同定パターン雑音として
表われる。
第１１ｉ１ａ従来のＰ−ウェル（Ｐ −ｗｅｌｌ ）上
に形成した撮像素子の主要部の断面図を示す。Ｍ１図に
おいてｌはＮｕ半導体基板％２，３はこの基板上に形成
されたＰ−ｖ＠ｌｌ＋４はＰ−Ｎ接合面、５はＮｍ半導
体領域でフォトダイオードを構成する。
に形成した撮像素子の主要部の断面図を示す。Ｍ１図に
おいてｌはＮｕ半導体基板％２，３はこの基板上に形成
されたＰ−ｖ＠ｌｌ＋４はＰ−Ｎ接合面、５はＮｍ半導
体領域でフォトダイオードを構成する。
６はＮ型半導体領域で鳳込みチャネルＣ０Ｄ（以後ＢＯ
ＯＤと記す）を構成する。７はチャネルストッパ％８は
酸化膜、９は駆動電極、１０は電極９にパルス電圧を印
加するための端子、１１はフォトダイオード５および堀
込みチャネル６とを分離あるいは結合するためのトラン
スファゲート領域である。第１図においてＰ−ｗｅｌｌ
２，３は通常イオン注入により形成され動作時にはＮＷ
基板１との間に逆バイアス電圧が印加されている。また
Ｐ−ｗｅｌｌ２とＰ−ｗｅｌｌ３と紘接合深さが異なり
ＢＯＯＤ６が形成されるＰ−ｗｅｌｌ２は深く、フォト
ダイオード５が形成されるＰ−ｗｅｌ１３ａ浅く形成さ
れている。動作時にはＰ−ｔｅｌｌＢは前記逆バイアス
電圧により完全に空乏化されその最小電位はＰ−ｗｅｌ
ｌ２の電位よりも正方向に深くなるように設定されてい
る。電極９には高電位、中間電位、低電位の三値のレベ
ルを有するパルス電圧が端子１０から印加される。フォ
トダイオード５において充電変換された信号電荷はブラ
ンキング期間中に電極９に前記高電位を印加することに
よりトランスファゲート領域１１を経由して瀧込みチャ
ネル６へ続み出される。さらにこの信号電荷は電極９に
前記中間電位、低電位を有するパルスを印加することに
よりＢＯＯＤ中を転送される。
ＯＤと記す）を構成する。７はチャネルストッパ％８は
酸化膜、９は駆動電極、１０は電極９にパルス電圧を印
加するための端子、１１はフォトダイオード５および堀
込みチャネル６とを分離あるいは結合するためのトラン
スファゲート領域である。第１図においてＰ−ｗｅｌｌ
２，３は通常イオン注入により形成され動作時にはＮＷ
基板１との間に逆バイアス電圧が印加されている。また
Ｐ−ｗｅｌｌ２とＰ−ｗｅｌｌ３と紘接合深さが異なり
ＢＯＯＤ６が形成されるＰ−ｗｅｌｌ２は深く、フォト
ダイオード５が形成されるＰ−ｗｅｌ１３ａ浅く形成さ
れている。動作時にはＰ−ｔｅｌｌＢは前記逆バイアス
電圧により完全に空乏化されその最小電位はＰ−ｗｅｌ
ｌ２の電位よりも正方向に深くなるように設定されてい
る。電極９には高電位、中間電位、低電位の三値のレベ
ルを有するパルス電圧が端子１０から印加される。フォ
トダイオード５において充電変換された信号電荷はブラ
ンキング期間中に電極９に前記高電位を印加することに
よりトランスファゲート領域１１を経由して瀧込みチャ
ネル６へ続み出される。さらにこの信号電荷は電極９に
前記中間電位、低電位を有するパルスを印加することに
よりＢＯＯＤ中を転送される。
パルス電圧が中間電位のときのトランスファゲート領域
１１０表面電位は前記Ｐ−ｗｅｌ１３の最小電位よりも
小さな電位となるように設定されフォトダイオード領域
５で発生した過剰電荷は全て基板１へと掃きだされ、プ
ルーミングが抑圧される。
１１０表面電位は前記Ｐ−ｗｅｌ１３の最小電位よりも
小さな電位となるように設定されフォトダイオード領域
５で発生した過剰電荷は全て基板１へと掃きだされ、プ
ルーミングが抑圧される。
ところで前記Ｐ−ｗｅｌ１３の最小電位あるいはトラン
スファゲート領域１１の電位等は前記基板１、Ｐ−ｗｅ
ｌｌ ２＋ ３等の不純物濃度に依存する。特にＰ−ｗ
ｅｌｌ３の最小電位は前記Ｐ−ｖｅｌ１２＋３と前記Ｎ
型基板ｌとの間に印加される前記逆バイアス電圧によっ
て決定され、前記最小電位が、前記パルスの中間電位に
おけるトランス７アゲート領域１１の電位よりも大きく
たるように必要とされる逆バイアス電圧の値はＰ−ｗｅ
ｌｌ３およびＮｌｌ基板１の濃度に大きく依存する。し
かしながら実際に素子を製造しようとする場合には種々
の制約から基板１の濃度は自由には選べず通常１０１４
／−のオーダとなる。このため前記逆バイアス電圧はＮ
Ｗ基板１へ空乏層を広げるために消費されＰ−ｗｅｌｌ
３の電位を有効に変調できなくなる＠この結果プルーミ
ング抑制を行なうために必要な前記逆バイアス電圧が不
必要に大きくなる可能性がある。
スファゲート領域１１の電位等は前記基板１、Ｐ−ｗｅ
ｌｌ ２＋ ３等の不純物濃度に依存する。特にＰ−ｗ
ｅｌｌ３の最小電位は前記Ｐ−ｖｅｌ１２＋３と前記Ｎ
型基板ｌとの間に印加される前記逆バイアス電圧によっ
て決定され、前記最小電位が、前記パルスの中間電位に
おけるトランス７アゲート領域１１の電位よりも大きく
たるように必要とされる逆バイアス電圧の値はＰ−ｗｅ
ｌｌ３およびＮｌｌ基板１の濃度に大きく依存する。し
かしながら実際に素子を製造しようとする場合には種々
の制約から基板１の濃度は自由には選べず通常１０１４
／−のオーダとなる。このため前記逆バイアス電圧はＮ
Ｗ基板１へ空乏層を広げるために消費されＰ−ｗｅｌｌ
３の電位を有効に変調できなくなる＠この結果プルーミ
ング抑制を行なうために必要な前記逆バイアス電圧が不
必要に大きくなる可能性がある。
本発明の目的は前記従来の欠点を除失せしめた固体撮像
素子を提供することにある〇 本発明によれば一導電型の半導体基板上に形成され該半
導体基板と反対導電型を有する半導体層上に形成され、
フォトダイオードとシフトレジスタと該フォトダイオー
ドおよび咳シフトレジスタに隣接して配置されたトラン
スファゲート領域とを有する固体撮像素子において、前
記フォトダイオード直下の前記半導体基板の少なくとも
一部領域は前記半導体層と反対導電型を有し、前記半導
体層よ−りも高い不純物濃度を有する半導体領域によっ
て形成されていることを特徴とする固体撮像素子が得ら
れる。
素子を提供することにある〇 本発明によれば一導電型の半導体基板上に形成され該半
導体基板と反対導電型を有する半導体層上に形成され、
フォトダイオードとシフトレジスタと該フォトダイオー
ドおよび咳シフトレジスタに隣接して配置されたトラン
スファゲート領域とを有する固体撮像素子において、前
記フォトダイオード直下の前記半導体基板の少なくとも
一部領域は前記半導体層と反対導電型を有し、前記半導
体層よ−りも高い不純物濃度を有する半導体領域によっ
て形成されていることを特徴とする固体撮像素子が得ら
れる。
第２図は本発明による固体撮像素子の一実施例を示し素
子主要部の断面図を示す。富２図において２１はＮ型半
導体基板、２２はフォトダイオード５直下の少なくとも
一部領域に形成され高濃度の不純物を添加されたＮ型半
導体領域、２３は前記半導体基板２１上にエピタキシャ
ル成長されたＮ型半導体層である。さらに第２図におい
て第１図と同一番号の物は第４図と同一対象物を示す。
子主要部の断面図を示す。富２図において２１はＮ型半
導体基板、２２はフォトダイオード５直下の少なくとも
一部領域に形成され高濃度の不純物を添加されたＮ型半
導体領域、２３は前記半導体基板２１上にエピタキシャ
ル成長されたＮ型半導体層である。さらに第２図におい
て第１図と同一番号の物は第４図と同一対象物を示す。
つぎに本素子の構成および動作について説明する。第２
図に示す本素子の半導体領域２２は例えば基板２１のフ
ォトダイオードとなるべき領域に高濃度不純物をイオン
注入あるい拡熱拡散等によって添加することにより形成
される。半導体層２３は例えばエピタキシャル成長によ
り形成される。
図に示す本素子の半導体領域２２は例えば基板２１のフ
ォトダイオードとなるべき領域に高濃度不純物をイオン
注入あるい拡熱拡散等によって添加することにより形成
される。半導体層２３は例えばエピタキシャル成長によ
り形成される。
通常各種の熱処理工程により最終的には高濃度半導体領
域２２は半導体基板２１ｊ？よび半導体層２３０両方に
またがって分布し第２図に示されるような形になる。プ
ルーミング抑制に必要な逆バイアス電圧は従来と同様Ｐ
−ｗｅｌｌＬ３と基板２１との間に印加される。他の動
作も従来と同様に行なわれる。ここで前記逆バイアス電
圧によってＮ型半導体層２３へは空乏層が延びる。逆バ
イアス電圧が大きくまるとフォトダイオード直下のＮ型
半導体層２３は完全に空乏化しついには空乏層端が半導
体領域２２に達するようになる。いったん空乏層が半導
体領域２２に達すると領域２２は高濃度のため空乏層は
延びＫ＜＜なり逆バイアス電圧はむしろＰ−ｗ＠ｌ１３
の方へ空乏層を広げるように寄与する。この結果印加さ
れた逆バイアス電圧はＰ−ｗｌ１３の電位を有効に変調
できるようになる。このようなことはフォトダイオード
５直下のＮ型半導体層２３の濃度を低く、厚さをうすく
することによって容易に達成し得る。また半導体領域２
２の不純物濃度はＰ−ｖ＠ｌ１３の濃度に比べ１桁以上
大きな値であれば効果的である。このように本発明によ
れば逆バイアス電圧によフてＰ−ｖ＠ｌ１３の電位を有
効に変調できるように一＆す、逆にこのことは前記した
ようにＮ型半導体層２３あるいはＮ型領域２２の濃度、
厚さを最適に選ぶことにより逆バイアス電圧の値を小さ
な値とすることができ、従来の欠点を除去できる。
域２２は半導体基板２１ｊ？よび半導体層２３０両方に
またがって分布し第２図に示されるような形になる。プ
ルーミング抑制に必要な逆バイアス電圧は従来と同様Ｐ
−ｗｅｌｌＬ３と基板２１との間に印加される。他の動
作も従来と同様に行なわれる。ここで前記逆バイアス電
圧によってＮ型半導体層２３へは空乏層が延びる。逆バ
イアス電圧が大きくまるとフォトダイオード直下のＮ型
半導体層２３は完全に空乏化しついには空乏層端が半導
体領域２２に達するようになる。いったん空乏層が半導
体領域２２に達すると領域２２は高濃度のため空乏層は
延びＫ＜＜なり逆バイアス電圧はむしろＰ−ｗ＠ｌ１３
の方へ空乏層を広げるように寄与する。この結果印加さ
れた逆バイアス電圧はＰ−ｗｌ１３の電位を有効に変調
できるようになる。このようなことはフォトダイオード
５直下のＮ型半導体層２３の濃度を低く、厚さをうすく
することによって容易に達成し得る。また半導体領域２
２の不純物濃度はＰ−ｖ＠ｌ１３の濃度に比べ１桁以上
大きな値であれば効果的である。このように本発明によ
れば逆バイアス電圧によフてＰ−ｖ＠ｌ１３の電位を有
効に変調できるように一＆す、逆にこのことは前記した
ようにＮ型半導体層２３あるいはＮ型領域２２の濃度、
厚さを最適に選ぶことにより逆バイアス電圧の値を小さ
な値とすることができ、従来の欠点を除去できる。
以上述べたように本発明によれば低電圧化が可能な固体
撮像素子が得られる。
撮像素子が得られる。
また以上の説明では便宜上Ｎチャネルデバイスについて
説明したがＰチャネルデバイスについても本発明の主旨
社運用できる。
説明したがＰチャネルデバイスについても本発明の主旨
社運用できる。
第１図は従来のＰ−ｗｅｌｌ上に形成した撮像素子の主
要部の断面図、第２図は本発明による固体撮像素子の一
実施例であり素子主要部の断面図を示す。 図において１，２１はＮ型半導体基板、２．３はＰ−Ｗ
＠１ｌｓ４はＰ−ｖｅｌ１２，３とＮ型基板ｌとの接合
面、５はフォトダイオード、６はＢＯＯＤ。 ７はチャネルストッパ、８は酸化膜、９は電極−１０祉
端子、１１はトランス７アゲート領域、２２は前記基板
２１と同−導電聾を有する高濃度の半導体領域、２３は
基板２１上にエピタキシャル成長されたＮ型半導体層で
ある。
要部の断面図、第２図は本発明による固体撮像素子の一
実施例であり素子主要部の断面図を示す。 図において１，２１はＮ型半導体基板、２．３はＰ−Ｗ
＠１ｌｓ４はＰ−ｖｅｌ１２，３とＮ型基板ｌとの接合
面、５はフォトダイオード、６はＢＯＯＤ。 ７はチャネルストッパ、８は酸化膜、９は電極−１０祉
端子、１１はトランス７アゲート領域、２２は前記基板
２１と同−導電聾を有する高濃度の半導体領域、２３は
基板２１上にエピタキシャル成長されたＮ型半導体層で
ある。
Claims (1)
- 一導電型の半導体基板上に形成され該半導体基板と反対
導電型を有する半導体層上に形成され、フォトダイオー
ドとシフトレジスタと該フォトダイオードおよび該シフ
トレジスタに隣接して配置されたトランス７７ゲート領
域とを有する固体撮像素子において、前記フォトダイオ
ード直下の前記半導体基板の少なくとも一部領域社前記
半導体層と反対導電型を有し、前記半導体層よりも高い
不純物濃度を有する半導体領域によって形成されている
ことを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008448A JPS58125975A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008448A JPS58125975A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125975A true JPS58125975A (ja) | 1983-07-27 |
| JPH0424871B2 JPH0424871B2 (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=11693403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57008448A Granted JPS58125975A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125975A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62131566A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-13 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| JPS63141367A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| JPH0240956A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-02-09 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216599A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-24 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 多層プリント配線板用ガラス織布基材 |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP57008448A patent/JPS58125975A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216599A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-24 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 多層プリント配線板用ガラス織布基材 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62131566A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-13 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0715981B2 (ja) * | 1985-12-03 | 1995-02-22 | 松下電子工業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPS63141367A (ja) * | 1986-12-03 | 1988-06-13 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子 |
| JPH0240956A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-02-09 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその駆動方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0424871B2 (ja) | 1992-04-28 |
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