JPS6037886A - 固体撮像装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、固体撮像装置の受光部に適用して特に有効な
技術に関するもので、たとえば、他の半導体領域からア
イソレーションするためのチャネルストッパをその周縁
に形成した半導体受光部のレイアウトに利用して有効な
技術に関するものである。

［背景技術］ 従来一般に、固体撮像装置として、光を受けてこれを光
電変換する半導体受光部と、この光電変換された光信号
を処理する半導体周辺回路とを同一基板上に形成したも
のが知られている。そのような固体撮像装置の代表例と
しての半導体受光部としては、たとえば、ＰＮ接合ホト
ダイオードを有する１次元ＣＣＤ　（電荷結合素子）ホ
トセンサが利用されている。

この種固体撮像装置の半導体受光部の構造として、たと
えば、第１図および第２図に示したものが知られている
。第１図はＰＮ接合ホトダイオードを複数個アレー状に
形成した１部分を示す平面図である。図において符号１
はホトセンサの半導体受光部を示し、符号２は半導体受
光部１を他の半導体領域からアイソレーションするため
のチャネルストッパである。第２図は第１図のＡ−Ａ　
’矢視部分拡大断面図である。第２図において、符号３
はＰ型シリコン半導体基板であり、このＰ型シリコン半
導体基＠３上にＮ＋拡散層４とこれらＮ＋拡散層４，４
・・・間をＰＮ接合分離するためのＰ、＋チャネルスト
ッパ層５とが形成されている。

符号６は５ｉ０２フイールド酸化膜である。第１図に示
した半導体受光部１が第２図に示すＮ＋拡散層４に対応
し、第１図に示したチャネルストッパ２が第２図に示す
Ｐ＋チャネルストッパ層５および５ｉ０２フイールド酸
化膜６に対応している。

ところで、Ｓ　ｉ　Ｏ２フイールド酸化膜６と、Ｎ＋拡
散層４ならびにＰ＋チャネルストッパ層５との間の各々
の界面では結晶が不規則となり欠陥を生じている。この
ため、界面トラップが発生し暗電流の原因となっている
ことが本発明者によってあきらかにされた。本発明者の
検討によると、Ｐ＋チャネルストッパ層５とＳ　ｉ　０
２フイールド酸化膜６との界面において発生する暗電流
成分はＰ型シリコン半導体基板３の方に流れ、半導体受
光部１の本来の機能に対して障害とはならない。

しかしながらＮ１拡散層４とＳ　ｉ　Ｏ２フイールド酸
化膜６との界面において発生する暗電流成分は。

半導体受光部１で生じた光信号電荷に重畳されて、光信
号の信号対雑音比を悪化させてしまう。このため固体撮
像装置の暗電流不良が多発し、歩留まり低下の一原因と
なっていることが判明した６［発明の目的］ 本発明の目的は、半導体受光部とこれをアイソレーショ
ンするチャネルストッパ層上のＳｉＯ２フィールド酸化
膜との界面で生じる暗電流成分を減少さぜた固体撮像装
置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、半導体受光部の形状を真円を含む真円に近い
形状とすることにより、半導体受光部を形成する不純物
半導体とこれをアイソレーションするための絶縁膜との
間の界面の接触面積を最小にできるので、半導体受光部
の主要な暗電流成分を減少させた固体撮像装置を提供し
うるものである。

［実施例］ 以下本発明を一次元ＣＣＤホトセンサに適用した一実施
例を第３図および第４図を参照して説明する。

第３図は一次元ＣＯＤホトセンサである固体撮像装置の
一実施例を示すブロックダイアグラムである。図におい
て符号１０は、光を受けてこれを光電変換する半導体受
光部１１．１１・・・を複数個アレー状に形成したホト
ダイオードアレーである。

このホトダイオードアレー１０は、半導体基板、たとえ
ばＰ型シリコン半導体基板と、所要数の半導体受光部１
１を形成するためのＮ１拡散層と、半導体受光部１１間
をＰＮ接合分離するためのＰ＋チャネルストッパ層と、
このＰ＋チャネルストッパ層上の５ｉ０２フイールド酸
化膜とより形成されている。

半導体受光部１１に入射した半はここで光電変換され、
この電荷が同一基板上の転送ゲート１２゜１２によって
所定のタイミングでもってＣＣＤシフトレジスタ１３に
転送される。転送された光信号はアウトプットゲート１
４を経て出力拡散層１４に送られ、さらに増幅器１６で
増幅された後に周辺の信号処理回路（図示せず）によっ
て適宜処理される構成となっている。符号１７はインプ
ットゲートを示す。

前記半導体受光部１１の受光面形状、すなわち、チャネ
ルストッパとしてのＰ＋チャネルストッパ層とその上の
Ｓｉ○２酸化膜とによって規定される形状は真円に形成
されている。ホトダイオードフレー１０に配列される半
導体受光部１１の形状寸法が、第４図の左側の図に示す
ように長さμであると仮定すると従来の半導体受光部１
１の周囲長は４Ｑである。半導体受光部のＮ＋拡散層と
５ｉ０２フイールド酸化膜との界面の接触面積は周囲長
４Ｑに比例する。したがって、半導体受光部の受光面形
状を第４図の右側の図に示すように同一間隔αを有した
円として形成する本実施例においては、周囲長が３．１
．４ｆｌとなり従来に比して２１．５％減少している。

このため暗電流成分も減少することとなる。

実施例においては、半導体受光面を真円としたが、マス
ク等のレイアウトを考慮して、従来の４角形に比べてよ
り真円に近い形状、たとえば、６角形、８角形、あるい
は１２角形等の多角形（ｎ角形；　ｎ　＝６．７，８．
・・・ω）に設定することも可能である。特に、ホトリ
ソグラフィによれば、多角形パターンは円パターンと化
す傾向があるので、円の代替形状として多角形は有用で
ある。

［効果］ 半導体受光部の受光面形状を真円を含む真円に近い形状
とすることにより、半導体受光部の不純物半導体とチャ
ネルストッパとの界面の面積が減少するという作用で、
暗電流成分が減少するという効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

「利用分野」 この発明は固体撮像装置の半導体受光部の形状を決定す
るにあたり広範囲に利用できるが、特に、−次元ＣＣＤ
ホトセンサに適用して大きな効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のホトダイオードアレーの表面形状を示
す平面図、 第２図は、第１図のＡ−Ａ　’矢視部分拡大断面図、 第３図は、本発明を一次元ＣＣＤホトセンサに適用した
場合のブロックダイアグラム、そして、第４図は、従来
のホトセルと真円のホｌ〜セルとの周囲長比較図である
。 １．１１・・・半導体受光部、２・・・チャネルストッ
パ、３・・・半導体基板（Ｐ型シリコン基板）、４・・
・Ｎ＋拡散層、５・・・Ｐ＋チャネルストッパ層、６・
・・Ｓｉ○２フィールド酸化膜、１ｏ・・・ホトダイオ
ードアレー、１２・・・転送ゲート、１３・・・ＣＣＤ
シフトレジスタ、１４・・・アウトプットゲート、１５
・・・出力拡散層、１６・・・増幅器、１７・・・イン
プットゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を受けてこれを光電変換する半導体受光部と、こ
   の半導体受光部を同一基板上の他の半導体領域からアイ
   ソレーションするためのチャネルストッパとを有し、前
   記半導体受光部の受光面形状を真円を含む真円に近い形
   状としたことを特徴とする固体撮像装置。 ２、前記半導体受光部の受光面形状を真円、あるいは６
   角形以上の多角形の形状としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の固体撮像装置。