JPS58148455A - ポリシリコン隔離ホトダイオ−ドアレイ撮像装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は１周辺漏洩域［を低減するために：Ａｔのフィ
ールド注入（インブラント）およびフィールド酸化物隔
離技術の代９にポリクリコン隔ｌｌ１ｌＩを用いたホト
ダイオードアレイ撮＊装置に関する。

く技術背景〉 電荷結合装置（（！ＯＤ）　り　＝アアレイ撮＊装置の
開発ＫｉＡ在用いられているセンサ構造は金属・１８縁
体・苧導体（Ｍ工Ｓ）構造またはホトダイオード構造を
用いてお）、活性センサ領域はフィールド注入およびフ
ィールド酸化物層で隔離されている。フィールド酸化物
の閾値電圧は、酸化工程の１に−シリコン表面にイオシ
注入でｐ形層をっ（る（ｎチャンネルＭＯ８の場合）こ
とにょル増大される。実験調査の結果、センナの暗電流
スパイクや元字的不均−が、フィールドＩＲｆと物の下
に生じる積層欠陥やフィールド閾値増大注入によって起
９うることがわかった。この分野のさらに詳細について
は、Ｍ、Ｊ、ＨＯＷｅＢ他著「Ｃ！ｈａｒｇ＠０ｏｕｐ
ｌｅｌ　Ｄ＠ｖｉｃｅｓ　ａｎｄＳｙｓｔｅｍｓ　Ｊ　
＃　１９７９年ｓ　−ＴＯｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｆｌ
　５ｏｎｓ社出版、９６頁を参照されたい。

従来のホトダイオードアレイ撮像装置も、ホトダイオー
ド素子間にフィールド注入およびフィールド酸化物隔離
を用いて前述のように製造されている。しかしながら、
過去には１周辺漏洩についての研究はダイナゼツクＭＯ
Ｂメモリの場合には報告されたが、ＣＯＤ達像装置の場
合については同様の効果を研究した〕そしてこの効果を
小さくしようとする仕事はあま９行なわれていないかま
たは全く行なわれていなかった。高分解能電子定量がま
すます注９目されてきたので、リニア撮Ｉｌ酋置円のホ
トダイオードは水平走査方向には細く１直走査方向には
長（なる傾向がある。このために１．各ホトタイオード
領域について周辺対１ＲＷｌ積の比が大キくなる０周辺
領域に沿っての「バード・ピーク」効果はフィールドｃ
Ｒｆヒエ機によって生じる転移を含み、またチャンネル
ストップ領域内の強いフィールド注入は積層欠陥を生じ
る原因となる。

これらの「面」欠陥は１１表面デプレッショνによって
活性化されると、ホトダイオード蓄積領域に大きな漏洩
電眞を流し、撮＊装置の固定パターン雑音や信号不均一
の原因となる。

ａｌ１１図に、フィールド注入１．フィールド戚化審お
よびｒ−）酸化物を有する従来技ｆｒＫよる電荷結合装
置の側面断面図を示した。８１１図では電荷結合装置の
基板としてｐ形シリコン材料が用いられている（ｎチャ
ンネル）。？−）酸化物を有する感光領域１６を隔離す
るために、フィールド戚化物層１２．１４が従来のａ術
で基板上に放炎によりつくられる。フィールド酸化物層
１４の１バード・ピーク」領域１８が図示されている。

この領域はシリコン基板内の格子欠陥、特に酸化にょシ
酵起される積層欠陥によってもたらされると思われる暗
電流スパイクを生じるであろう。また、フィールドａｔ
Ｅ榔層に対するフィールド注入ｐ形材料２０も示されて
いる。

〈発明の要約〉 本発明によれば、フィールド注入およヒフイールド酸化
を行なわずにポリクリコン隔離ヲ用いた独特のセンサ構
造かえられる。ポリシリコン層がセンサ構造体を隔離す
るのく用いられ、１個のホトダイオードセンサと一緒に
組み込まれる。また。

ポリクリコン層はホトダイオードセンナ間に隔離のため
組み込まれる。このポリシリコン層は、低いＩｌｌをも
つ閾値増大注入（ｐ形〕を受けた薄いゲート戚化物の上
に放炎される。

〈発明の実施態様〉 第２図は本発明によるポリシリコン隔離センサ構造体の
側面断面図である。基板５０は、ｎチャンネル装置に対
して、第１図の基板１ｏと同じ形のｐ形シリコンでつく
られる。フィールド叙化智層および？−）ｆｉ化物領域
の代ｐＫ、ａＩｚ図では薄イ（１０００Ｘ　）ｐｆ−Ｍ
ｇ２（ｔ’１ｌｌｉｉ域５２ノヨに沈着されたポリシリ
コン領域５４ｔ−有していることがわかる。このｒ−ト
酸化１ｍ（二酸化シリコン）層は一８第２図にｐ−で示
されているように１．低い値での閾値増大注入（ｐ形）
を有する。ｊｉｌ［５００ホトダイオード領域５６には
ｎ形ＩＩｔ科ｓ８か強く注入される・領域５２への注入
はホウ素を軽くドープすることで行なわれ、これにより
Ｉ’−）５４の下のｗ４［が約１．５サルトに移行する
。この＃ＩＩａ体により１．第１図で述べたバード・−
一タ領域や積層欠陥効果のないｇ光ホトダイオード領域
５６かえられる。通常動作時は、このポリシリコン隔離
ｒ−）か接地され、所要のチャンネル罎−かえられる。

このセンサ構造体を１７４４１１の素子で組み込み、周
辺漏洩電流の低減された改良された脣性′４Ｉ：有する
高分解能のホトダイオードアレイを製作するのに成功し
た。

ｍＳ図は本発明によるポリシリコン隔繍リニア連像装置
の一例の一部の平面図で、大きなｃａＤアレイのセンサ
レイアウト技術を示している。第２図の構造体５４と同
様のポリクリコン隔離構造体５４が曲がりくねった形で
示されている。この曲がり（ねった形はホトダイオード
ａ域ｓｓａ〜５６θを隔＊ｆる。撮像時、各ホトダイオ
ード領域ｓｓａ、ｓｓｃ、ｓｓｅの下に蓄えられた電荷
はＭＩＳ転送ゲート６０を通してＣＯＤ蓄積レゾしタ６
２ａ〜６２６に、セしてホトダイオード領域５６１）、
５６（Ｌの下に蓄えられた電荷はＭより転送ｆ−）６４
を通してｃａｐ蓄横レジスタ６６ａ〜５５ｅに転送され
る。信号がレジスタ６２．６６に受取られてそこに記憶
されると、別のクロックを用いてこのデータをレジスタ
からシリアル形式で転出し、ＣＯＤ装置チップ上または
外Ｓ＊置で組合わせてこの信号を多重化し、ホトダイオ
ード領域５６ａ〜Ｔ５５ｅＫ入ってきた情報を表す１つ
のシリアル信号列にする。

＠４図は本発明によるポリシリコン隔ｇ撮ｇＩ装匝の別
の例を示す。第゛４図に示されているように、絶縁層８
２によって隔てられた曲がシくねったボ１７−７１Ｊ　
：Ｆン領域５４の上のＩリシリコンの第２層８０（両者
は絶縁層８２で分離されている）は。

ホトダイオード領域の一部だけを覆っている。このよう
にして活性領域内につくられたＭ工８（金属・杷縁体・
半導体）−＃ヤパシタはホトダイオード領域８３内に生
じる載荷信号を蓄積するのに用いられる。第６図の装置
では電荷はＯｃＤレジスタに直接転送されるが、第４図
の装置では電荷は蓄積層ポリシリコン層８０を通してＯ
ＯＤレジスタに転送される。

本発明を特定の笑施例に基づいて説明したけれども、本
発明の範囲内においているいろな変更の可能であること
および同等なものを素子の交換によってつ（シうること
が理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術による電荷結合装置のｌＩ１面断面図
、ｉ＄２図は本発明を用いたポリクリコン隔罐センサ構
造体の貴Ｉｆｒ断面図、第３図は本発明によるポリシリ
コン隔離撮像装置の一例の平面図、ｇ４図は本発明によ
るポリシリコン隔離撮像装置の別の例の平面図である。 代理人　浅　村　　　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１シリコン基板（５０）と、＃シリコン基板上に所
   定のパターンで成長されたｒ−）酸化物の第１層（５２
   ）と、Ｉａ記基板上の前記第１層のない領域内にホトダ
   イオード領域を定めるよう前記第１層を前記所定のパタ
   ーンで覆っているポリシリコンの第２層（５４）と、前
   記ホトダイオード領域に入射する光に応答して該領域下
   に蓄えられた’４何を転送するための転送ｒ−ト手段（
   ６０・６４）と、転送された電荷を受取りかつこれをシ
   リアルに転出する蓄積レジスタ手段（６２，６６）とを
   有するポリシリコン隔虐ホトダイオードアレイ撮＊装置
   。 （２）　　シリコン基板（５０）と、＃シリコン基板上
   に所定のパターンで成長されたｆ−）酸化物の第１１ｍ
   　（５２）と、前記基板上の前記＠１層のない領域内に
   ホトダイオード領域を定めるよう繭紀纂１層を前記所定
   のパターンで−っているポリシリコンの第２層（５４）
   と、−記所定パターン盆域を＊＊する結縁釘科の纂３層
   （８２）と、ＳＯ紀ホトダイオード領域内に生じた電荷
   を蓄積するキャパシタ手段なホトダイオード活性領域内
   に形成するよう前記所定パターンの一部を覆っているポ
   リシリコンの第４層（８０）とｔ−有するポリシリコン
   隔離ホトｌイオードアレイ嫌像装置。