JPS58125976A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPS58125976A JPS58125976A JP57008449A JP844982A JPS58125976A JP S58125976 A JPS58125976 A JP S58125976A JP 57008449 A JP57008449 A JP 57008449A JP 844982 A JP844982 A JP 844982A JP S58125976 A JPS58125976 A JP S58125976A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
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１％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１ｃｃＤ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忙より発生させる
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。なかでも〇ＣＤＩ用い
た固体撮像素子は小製・軽重・低消費電力・高８７Ｎ・
高信頼性等の特徴を有し各種撮像素子Ｏ開発が盛んであ
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忙より発生させる
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。なかでも〇ＣＤＩ用い
た固体撮像素子は小製・軽重・低消費電力・高８７Ｎ・
高信頼性等の特徴を有し各種撮像素子Ｏ開発が盛んであ
る。
ＣＯＤ＜用いた固体撮像素子は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１．スミアが少ない、駆動が容易
等の特色がＴｏｎ、固体撮像素子Ｏ主流となりつつある
。
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１．スミアが少ない、駆動が容易
等の特色がＴｏｎ、固体撮像素子Ｏ主流となりつつある
。
ところでこのような固体機嫌素子の最大の欠点は強い党
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〕、この欠点を克服するため従来オーバフロード
レインｔａける。Ｐ−ｗｅｌｌ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ＯＰ−クエル（
Ｐ−ｗｅｌｌ）上に形成した撮像素子ではウェーハ面内
の不純物分布のばらつきが直接再生音像上に固定パター
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〕、この欠点を克服するため従来オーバフロード
レインｔａける。Ｐ−ｗｅｌｌ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ＯＰ−クエル（
Ｐ−ｗｅｌｌ）上に形成した撮像素子ではウェーハ面内
の不純物分布のばらつきが直接再生音像上に固定パター
ン雑音として表われる。
第１１ｉ１は従来のＰ−ｗｅｌｌ上忙形成した撮像素子
の主＊＊の断＃ｊｉ図を示す、嬉１図においてｌはＮｌ
ｌ半導体基板、２．３はこの基板上に形成されたＰ−ｗ
ｅｌｌ、４はＰ−Ｎ接合面、５はＮｌｌ半導体領域でフ
ォトダイオードを構成する。６はＮ１１ｌ半導体領域で
埋込みチャネルＣＣＤ（以後ＢＣＣＤと記す）を−威す
る。７はチャネルストッパ。
の主＊＊の断＃ｊｉ図を示す、嬉１図においてｌはＮｌ
ｌ半導体基板、２．３はこの基板上に形成されたＰ−ｗ
ｅｌｌ、４はＰ−Ｎ接合面、５はＮｌｌ半導体領域でフ
ォトダイオードを構成する。６はＮ１１ｌ半導体領域で
埋込みチャネルＣＣＤ（以後ＢＣＣＤと記す）を−威す
る。７はチャネルストッパ。
８蝶酸化−１９は駆動電極、１Ｇ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
び瀧込みチャネル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。
を印加するための端子、１１はフォトダイオード５およ
び瀧込みチャネル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 、３ｄ通常イオン注
入により形成され％動作時ＫｔｉＮＩｌ基板１との関に
逆バイアス電圧が印加されている。またＰ−ｗｅｌｌ
２とＰ−ｗｅｌｌ３とは接合深さが異なシＢＣｃｌ）６
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−ｗｅｌｌ３は浅く形成されてｂる０
ｍ作時にはＰ−ｗｅｌｌ３は前記逆バイアス電圧によｐ
完全に空乏化されその最小電位はＰ−ｗｅｌｌ２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ｌＯから印加される。フォトダイオー
ド５におりて光電変換され比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シトラン
ス７アゲート領域１１￥を経由して埋込みチャネル６へ
読み出される。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Ｉ）Ｂ
ＣＣＤ中を転送される。
入により形成され％動作時ＫｔｉＮＩｌ基板１との関に
逆バイアス電圧が印加されている。またＰ−ｗｅｌｌ
２とＰ−ｗｅｌｌ３とは接合深さが異なシＢＣｃｌ）６
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−ｗｅｌｌ３は浅く形成されてｂる０
ｍ作時にはＰ−ｗｅｌｌ３は前記逆バイアス電圧によｐ
完全に空乏化されその最小電位はＰ−ｗｅｌｌ２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ｌＯから印加される。フォトダイオー
ド５におりて光電変換され比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シトラン
ス７アゲート領域１１￥を経由して埋込みチャネル６へ
読み出される。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Ｉ）Ｂ
ＣＣＤ中を転送される。
パルス電圧が中間電位のと龜のトランス７アゲート領域
１１の表面電位は前記Ｐ−ｗｅｌ１３の最小電位よｐ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ｌへと掃きだされ、
プルーミングが抑圧される。ところで＊記Ｐ−ｗｅｌｌ
Ｂの最小電位あるいはトランス７アゲート領域１１の電
位等は前記基板１ ｅ Ｐ−ｗｅｌ ’ ２ ｅ ３等
の不純物濃［Ｋ依存する。しかしながら一般にＣ２法等
で結晶成長した半導体インボートはその不純物分布が一
一でなく中心部から外局方向へかけである周期で不純物
濃度が変化している。この不純物濃度のばらつきはｌＯ
〜２ＯＮにも達する。このような不純物濃度のばらつき
を有する半導体基板上に前記したような固体機縁素子ｔ
−製造すると、前記したような各領域の電位が素子の場
所毎に異なるととになる。
１１の表面電位は前記Ｐ−ｗｅｌ１３の最小電位よｐ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ｌへと掃きだされ、
プルーミングが抑圧される。ところで＊記Ｐ−ｗｅｌｌ
Ｂの最小電位あるいはトランス７アゲート領域１１の電
位等は前記基板１ ｅ Ｐ−ｗｅｌ ’ ２ ｅ ３等
の不純物濃［Ｋ依存する。しかしながら一般にＣ２法等
で結晶成長した半導体インボートはその不純物分布が一
一でなく中心部から外局方向へかけである周期で不純物
濃度が変化している。この不純物濃度のばらつきはｌＯ
〜２ＯＮにも達する。このような不純物濃度のばらつき
を有する半導体基板上に前記したような固体機縁素子ｔ
−製造すると、前記したような各領域の電位が素子の場
所毎に異なるととになる。
その結果、各フォトダイオードの電荷蓄積能力が異なる
。各トランス７アゲートの読み出し電位が異なる等、不
都合なことにな〕、撮叡−厘上ではスワールと呼跋れる
よう′＆固定パターン雑音が発生する欠点が生じる。
。各トランス７アゲートの読み出し電位が異なる等、不
都合なことにな〕、撮叡−厘上ではスワールと呼跋れる
よう′＆固定パターン雑音が発生する欠点が生じる。
本発明の目的は、前記従来の欠点を除去せしめた固体機
縁素子を提供するととＫある。
縁素子を提供するととＫある。
本発明によれば一導電臘の半導体基板上に形成され九該
牛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７アゲート領域とｔ有する固体撮像素子において、前
記−導電型を有する半導体基板上に形成され該半導体基
板と同一導電ｍを有しエピタキシャル成長によシ形成さ
れたＩｌｌの半導体層と該半導体層上ｖｃｓｌｒ記半導
体基板と同−導電型を有しエピタキシャル成長により形
成された第２の半導体層とを備え％前記ｌｓ１の半導体
層は前記篇２の半導体層よシも一高員度の不純物を添加
され、前記に２の半導体層上に前記フォトダイオード、
シフトレジスタおよびトランス７アゲート領域が形成さ
れてなることを特徴とする固体撮像素子が得られる。
牛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７アゲート領域とｔ有する固体撮像素子において、前
記−導電型を有する半導体基板上に形成され該半導体基
板と同一導電ｍを有しエピタキシャル成長によシ形成さ
れたＩｌｌの半導体層と該半導体層上ｖｃｓｌｒ記半導
体基板と同−導電型を有しエピタキシャル成長により形
成された第２の半導体層とを備え％前記ｌｓ１の半導体
層は前記篇２の半導体層よシも一高員度の不純物を添加
され、前記に２の半導体層上に前記フォトダイオード、
シフトレジスタおよびトランス７アゲート領域が形成さ
れてなることを特徴とする固体撮像素子が得られる。
ＩＦ５図は本発明による固体撮摩素子の一実施ガを示し
、素子主！！部の断面図を示す、！２図において２１は
Ｎｌｌ半導体基ｔ、２２はこの基板上にエピタキシャル
成長され基板と同一の導電種、すなわちＮｌｌの半導体
層、２３はこのＮ！！ｌ半導体層Ｏ上にエピタキシャル
成長されたＮｌｌの第２の半導体層である。半導体層２
２は半導体層２３に比べよ＃ｊｉ＆ＩＩｌ直の不純物が
ドープされ、半導体層２３の不純物濃度は前記８１１図
に示す従来の半導体基板ｌと同根ｋｏｍ度となるように
選ばれる。さらＫ１４１２図において第１図と同一番号
の物は第１図と同一対象物を示すものとする。
、素子主！！部の断面図を示す、！２図において２１は
Ｎｌｌ半導体基ｔ、２２はこの基板上にエピタキシャル
成長され基板と同一の導電種、すなわちＮｌｌの半導体
層、２３はこのＮ！！ｌ半導体層Ｏ上にエピタキシャル
成長されたＮｌｌの第２の半導体層である。半導体層２
２は半導体層２３に比べよ＃ｊｉ＆ＩＩｌ直の不純物が
ドープされ、半導体層２３の不純物濃度は前記８１１図
に示す従来の半導体基板ｌと同根ｋｏｍ度となるように
選ばれる。さらＫ１４１２図において第１図と同一番号
の物は第１図と同一対象物を示すものとする。
次に本素子の構成および動作について説明する。
本素子においても１１１図に示す従来の素子の場合と同
−ＫＰ−Ｗ１５１１２ 、３とＮＩＩ基板２１との間に
は逆バイアス電圧が印加されＰ−ｗｅｌｌ３の電位はプ
ルーミング抑制に充分な電位に設定されている。他の動
作も従来と同様に行なわれる。ここて、＊紀逆バイアス
電圧によってＮ１１半導体層２２．２３へけ空乏層が延
びる。この空乏層端は一作時のいかなる状態におりても
轟１１１にのＮ屋半導体層２２内部にとどまるようＫＮ
Ｎ型半導体層２２２３の厚さおよび嬢度が選ばれている
。一般に基板上にエピタキシャル成長され九半導体層は
クエーハ全！ｉＫわたって均一な不純物濃度分布を有し
、適度の厚さ以上であれば基板素地の不純物＃１度むら
の影響は表われ表い、したがって前記空乏層端と前記半
導体基板２１との間に充分な距離がとれるよう半導体層
２２．２３の厚さｔ選７−；ば、素子の活ａｖＬ域はウ
ェー／Ｓ面内に不純物分布の均一なエピタキシャル層内
部にとどまり、ＷＬ受基板不純物分布の影響を受けなく
な夛、前記従来の素子において見られたスワール状の固
定ノくターフ雑音を除去できる。
−ＫＰ−Ｗ１５１１２ 、３とＮＩＩ基板２１との間に
は逆バイアス電圧が印加されＰ−ｗｅｌｌ３の電位はプ
ルーミング抑制に充分な電位に設定されている。他の動
作も従来と同様に行なわれる。ここて、＊紀逆バイアス
電圧によってＮ１１半導体層２２．２３へけ空乏層が延
びる。この空乏層端は一作時のいかなる状態におりても
轟１１１にのＮ屋半導体層２２内部にとどまるようＫＮ
Ｎ型半導体層２２２３の厚さおよび嬢度が選ばれている
。一般に基板上にエピタキシャル成長され九半導体層は
クエーハ全！ｉＫわたって均一な不純物濃度分布を有し
、適度の厚さ以上であれば基板素地の不純物＃１度むら
の影響は表われ表い、したがって前記空乏層端と前記半
導体基板２１との間に充分な距離がとれるよう半導体層
２２．２３の厚さｔ選７−；ば、素子の活ａｖＬ域はウ
ェー／Ｓ面内に不純物分布の均一なエピタキシャル層内
部にとどまり、ＷＬ受基板不純物分布の影響を受けなく
な夛、前記従来の素子において見られたスワール状の固
定ノくターフ雑音を除去できる。
以上、述べたように本発明によれば固定ノくターン雑音
のない良好な固体撮−素子が得られる。
のない良好な固体撮−素子が得られる。
また以上の説明では便宜上Ｎ型基板を用いたＮチャネル
デバイスについて説明したが２Ｍ基板を用りたＰチャネ
ルデバイスについても本発明の主旨は適用できる。
デバイスについて説明したが２Ｍ基板を用りたＰチャネ
ルデバイスについても本発明の主旨は適用できる。
嬉１図は従来ＯＦ −ｗｅｌ ｌ上に形成した撮像素子
の主要部の断面図、１１２図は本発明による固体機縁素
子の一実・施丙でＴｏり素子主要部の断面図を示す。 １ｉ１１において、１．２１ＦｉＮ瑠基板、２．３はＰ
−ｗｅｌｌ、 ４はＰ ｗｅｌｌ ２ ｅ ３とＮｌ
ｌ基板ｌとの接合面、５はフォトダイオード、６はＢＣ
ＣＤ。 ７はチャネルストッパ、８は酸化−１９は電極、ｌＯは
端子、１１はトランスファゲート領域。 ２２はｌｌ１Ｉ記基板２１上にエピタキシャル成長され
た高―直のＮｆｉ半導体層、２３はこの半導体層上にエ
ピタキシャル成長されたＮ型半導体層である。
の主要部の断面図、１１２図は本発明による固体機縁素
子の一実・施丙でＴｏり素子主要部の断面図を示す。 １ｉ１１において、１．２１ＦｉＮ瑠基板、２．３はＰ
−ｗｅｌｌ、 ４はＰ ｗｅｌｌ ２ ｅ ３とＮｌ
ｌ基板ｌとの接合面、５はフォトダイオード、６はＢＣ
ＣＤ。 ７はチャネルストッパ、８は酸化−１９は電極、ｌＯは
端子、１１はトランスファゲート領域。 ２２はｌｌ１Ｉ記基板２１上にエピタキシャル成長され
た高―直のＮｆｉ半導体層、２３はこの半導体層上にエ
ピタキシャル成長されたＮ型半導体層である。
Claims (1)
- 一導電証の半導体基板上に形成された該半導体基板と反
対導電ｌ１ｆｔ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７アゲー
ト領域とを有する固体嫌嫌素子において、ｓ１紀−導電
！ｉを有する半導体基板上に形成され該半導体基板と同
−４亀１！１を有しエピタキシャル成長により形成され
た１１Ｌｘの半導体層と該半導体層上に前記半導体基板
と同一導電ａｔ有しエピタキシャル成長によシ形成され
た嬉２０半導体層とを備え、ｓＩ記嬉ｌの半導体層は前
記第２の半導体層よシも＾製置の不純物を添加され、曽
紀ａ１！２の半導体層上に前記フォトダイオード、シフ
トレジスタおよびトランスファゲート領域が形成されて
な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 |
|---|---|---|---|
| JP57008449A JPS58125976A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008449A JPS58125976A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125976A true JPS58125976A (ja) | 1983-07-27 |
| JPH0424872B2 JPH0424872B2 (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=11693429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57008449A Granted JPS58125976A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125976A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62131567A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-13 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| JPS62131566A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-13 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| 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 (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5481094A (en) * | 1977-11-25 | 1979-06-28 | Hewlett Packard Yokogawa | Semiconductor photodetector |
| JPS5495116A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Solid image pickup unit |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP57008449A patent/JPS58125976A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5481094A (en) * | 1977-11-25 | 1979-06-28 | Hewlett Packard Yokogawa | Semiconductor photodetector |
| JPS5495116A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Solid image pickup unit |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62131567A (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-13 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
| 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 |
| 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 |
|---|---|
| JPH0424872B2 (ja) | 1992-04-28 |
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