JPS61187267A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPS61187267A
JPS61187267A JP60026959A JP2695985A JPS61187267A JP S61187267 A JPS61187267 A JP S61187267A JP 60026959 A JP60026959 A JP 60026959A JP 2695985 A JP2695985 A JP 2695985A JP S61187267 A JPS61187267 A JP S61187267A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
photoelectric conversion
light
type
solid
Prior art date
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Pending
Application number
JP60026959A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Yamada
隆博 山田
Yoshinori Kitamura
北村 好徳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS61187267A publication Critical patent/JPS61187267A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14665Imagers using a photoconductor layer
    • H01L27/14672Blooming suppression

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of a smear, and to reduce an after-image and a remaining image by growing single crystal Si on a storage diode corresponding to a picture element for a semiconductor substrate, to which a scanning section is formed, in an epitaxial manner while growing polycrystalline Si onto a peripheral insulator and shaping a photoelectric conversion section. CONSTITUTION:A light-shielding material 10 is formed onto an oxide film 9 in a MOS type scanning section for an image pickup element, a polycrystalline Si film 11 is shaped, and the surface of an n<+> region 2 as a source is exposed. A single Si region 12 having a little impurity and high resistivity is formed onto the n<+> region 2 as the source through epitaxial growth while a polycrystalline Si region 13 is shaped around the region 12. When vertical auto- doping is conducted at that time, an n-region 14 is formed brought into contact with the n<+> region 2. A p<+> region 15 is formed in order to isolate picture elements in the region grown in the epitaxial manner, a p<+> region 16 is shaped onto the surface, and an ITO electrode 17 is formed onto the region 16. Accord ingly, the generation of smears is prevented while reducing after-images and remaining images.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体基板上に走査回路とエピタキシャル成
長した光電変換部を集積化した固体撮像素子に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image sensor in which a scanning circuit and an epitaxially grown photoelectric conversion section are integrated on a semiconductor substrate.

従来の技術 固体撮像素子の代表的な構成として、CCD(Char
ge Coupled Device)及びMO3型(
MOSスイッチのソースのpn接合を光ダイオードとし
て利用する)の2種類がある。これらの素子はいずれも
集積度の高いMOSプロセスi術を用いて製作できると
いう利点を有しているoしかしながら、光電変換部が電
極の下(CODの場合)又は走査スイッチ及び信号伝送
線と同一平面上(MOS型の場合)にある為、電極やス
イッチ部により光の入射が妨げられる領域が多く、すな
わち光損失が大きいという欠点がある。さらに、光電変
換部と走査部が同一平面上にあるため、画素の所要面積
が大きくなり、画素の集積度を上げる事が困難になる。
Conventional technology A typical configuration of a solid-state image sensor is a CCD (Char
ge Coupled Device) and MO3 type (
There are two types: one uses the pn junction of the source of the MOS switch as a photodiode. All of these devices have the advantage that they can be manufactured using highly integrated MOS process technology. Since it is on a plane (in the case of a MOS type), there are many areas where the incidence of light is blocked by electrodes and switch parts, which has the disadvantage of large optical loss. Furthermore, since the photoelectric conversion section and the scanning section are located on the same plane, the required area of the pixels becomes large, making it difficult to increase the degree of integration of the pixels.

この結果、解像度を上げる事ができないという問題点を
有する。
As a result, there is a problem that the resolution cannot be increased.

これらの問題点を解決する構造として、走査部の上に光
導電体膜を設けた二階建構造の固体撮像素子が提案され
ている。この二階建構造の固体撮像素子1MO8型素子
で構成した場合(例えば、特開昭49−9111e)の
光電変換部の素子構造の概略を第2図に示し、CCD型
で構成した場合(例えば、特開昭rs1−9ys−r2
o)の光電変換部の素子構造の概略を第3図に示す。
As a structure for solving these problems, a two-story solid-state imaging device in which a photoconductor film is provided on a scanning section has been proposed. Figure 2 shows an outline of the element structure of the photoelectric conversion section when the two-story solid-state image sensor is constructed with 1MO8 type elements (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 49-9111e), and when it is constructed with CCD type (for example, Tokukai Showa rs1-9ys-r2
FIG. 3 schematically shows the element structure of the photoelectric conversion section o).

第2図においてP基板26表面にソースのn+領域27
、ドレインのn+領域28、チャンネルストップのp″
−領域29、画素分離用のLOCO3酸化膜30が形成
され、酸化膜31上に多結晶St で形成されたゲート
電極32が形成され、垂直信号伝送線として用いられる
ドレイン電極33は酸化膜31のコンタクト窓を通して
、ドレインのn+領域2Bとコンタクトする。さらに酸
化膜34全形成した後、ソース電極36が、酸化膜31
のコンタクト窓を通して、ソースのn+領@27とコン
タクトする。その後、光導電体膜36が形成される。光
導電体膜36は真空蒸着後、軟化温度付近で表面を平坦
化してから固化される。その後、バッファー領域37を
形成し、工n203とS n02からなる透明電極38
を形成する。この透明電極は、工n203:5n02−
91=9 の固溶体(以下、”IT○″と略称される。
In FIG. 2, a source n+ region 27 is formed on the surface of a P substrate 26.
, drain n+ region 28, channel stop p''
- region 29, a LOCO3 oxide film 30 for pixel isolation is formed, a gate electrode 32 made of polycrystalline St is formed on the oxide film 31, and a drain electrode 33 used as a vertical signal transmission line is formed on the oxide film 31. It contacts the n+ region 2B of the drain through the contact window. Further, after the entire oxide film 34 is formed, the source electrode 36 is formed on the oxide film 31.
It contacts the n+ region @27 of the source through the contact window. Thereafter, a photoconductor film 36 is formed. After vacuum deposition, the photoconductor film 36 is flattened at a surface near a softening temperature and then solidified. After that, a buffer region 37 is formed, and a transparent electrode 38 made of Sn203 and Sn02 is formed.
form. This transparent electrode is engineering n203:5n02-
91=9 solid solution (hereinafter abbreviated as "IT○").

)をターゲット材料としてスフ4ツタリング法により蒸
着形成される(この時、上記半導体基板は40〜50’
C[水冷されたホールドに熱的影響を与えることなく透
明電極ITOが形成される。)この様な二階建構造の固
体撮像素子は、開口率の改善に対応した感度向上とブル
ーミングの強力な抑制という効果はもたらすものの次の
様な問題点をかかえている。
) is used as a target material and is vapor-deposited by the step-four tsuttering method (at this time, the semiconductor substrate is 40-50'
C [Transparent electrode ITO is formed without thermally affecting the water-cooled hold. ) Although such a two-story solid-state imaging device has the effects of improved sensitivity corresponding to improved aperture ratio and strong suppression of blooming, it has the following problems.

■ 過大光入射の時、画素毎に設けられたドレイン電極
310間隙部から点線部39の様な光遮へいされてない
領域を通過する光により、垂直方向の偽信号が生じスミ
アとなる。点線部39の上のITO膜38表面で光遮へ
いをする対策もあるが、完全な光遮へいの実現は、不可
能な為、スミアが原理的になくなる訳ではない。
(2) When excessive light is incident, light passing from the gap between the drain electrodes 310 provided for each pixel through an area not shielded from light, such as the dotted line area 39, causes false signals in the vertical direction, resulting in smear. Although there is a measure to shield light from the surface of the ITO film 38 above the dotted line portion 39, it is impossible to achieve complete light shielding, so smear cannot be eliminated in principle.

■ 光導電膜は非晶質半導体や多結晶半導体で構成され
ているため、以下の(il 、 fiflに示す様にS
i単結晶などに比べ不利な点が多い。
■ Since the photoconductive film is composed of an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor, S
There are many disadvantages compared to single crystals.

゛(1)  とくに、非晶質半導体の場合は熱的に不安
定で、結晶化を生じ易いため、特性の変化を招くことと
、Si単結晶とは異なりその構6ページ 応答速度が遅くなる。これは残像、焼付けという現象と
して現われる。しかも、撮像管で光導電体膜を用いる場
合に比べ、「Si〜金属金属電極導光導電体膜いう二階
建特有の構造から、本質的に不安定なショットキー接合
にもとづく2つの界面が存在する為、界面準位が存在し
、残像・留像の原因となる0又、l”Si〜i〜電極」
部の製造プロセスにおいて、その界面に数十人の薄いS
 x 02が形成され易く、残像・留像音強める原因と
なる。
(1) In particular, amorphous semiconductors are thermally unstable and prone to crystallization, which leads to changes in characteristics and, unlike single crystal Si, their structure slows down the response speed. . This appears as a phenomenon called afterimage or burn-in. Moreover, compared to the case where a photoconductor film is used in an image pickup tube, due to the unique two-story structure of Si to metal electrode photoconductor film, there are two interfaces based on essentially unstable Schottky junctions. Therefore, there is an interface level, which causes afterimages and retained images.
In the manufacturing process, dozens of thin S
x 02 is likely to be formed, which causes afterimages and retained image sounds to become stronger.

(11)また、多結晶半導体の場合は、非晶質半導体ニ
比べ、バンド・ギャップ内の局在準位は少ないが、結晶
粒(グレイン)の寸法(通常数μm程度である)の精度
が特性の再現性に影響し、結晶粒の寸法が電子の平均自
由行程(通常サブμmのオーダーである0)と同程度に
なるとバンド構造に変化が生じるため、7、、−。
(11) In addition, in the case of polycrystalline semiconductors, there are fewer localized levels within the band gap than in amorphous semiconductors, but the precision of the crystal grain size (usually on the order of several μm) is This affects the reproducibility of characteristics, and changes occur in the band structure when the grain size becomes comparable to the electron mean free path (usually on the order of sub-μm, 0).

特性制御が困難になる。また、l’−8t〜金属金属電
極導光導電」という二階建特有の構造に起因するショッ
トキー接合にもとづく2つの界面に関わる上記の問題は
、同様に存在する。
Characteristic control becomes difficult. In addition, the above-mentioned problem related to two interfaces based on Schottky junction caused by the structure unique to the two-story structure, ie, "l'-8t~metal metal electrode light guide conduction", also exists.

以上の他に、第2図の様な構造においては、光導電体膜
を形成する前の半導体基板表面の凹凸(通常2−4μm
程度存在する)のため、光導電体膜が段差で不連続にな
り画像の欠陥を生じたり、特性劣化の原因となる。
In addition to the above, in the structure shown in Fig. 2, the unevenness (usually 2-4 μm
Because of this, the photoconductor film becomes discontinuous due to steps, causing image defects and deterioration of characteristics.

第3図に示したCCD型で構成した2階建構造素子は光
導電体膜を設ける面を平坦化したものである。
The CCD-type two-story structural element shown in FIG. 3 has a flat surface on which a photoconductor film is provided.

第3図において、P基板40、表面に電荷転送用のn領
域41を形成し、その上に酸化膜42を介して多結晶S
tから成る転送ゲート電極43゜44を形成して埋込み
チャネル型の垂直読出しCCDを構成し、これに隣接し
て蓄積ダイオードを構成するn+領域46が基板40表
面に設けられる。これらCODと蓄積ダイオードが形成
された基板表面の酸化膜42表面を平坦化した後、酸化
膜42のn+領域46上にコンタクト窓が開けられ、こ
こに、金属などの電極材料を表面が平坦になる様に充填
して垂直電極部46を形成し、更にこの垂直電極部46
に接して酸化膜42表面上に平面電極部47を形成する
。この後、光導電体この様に、平坦化技術を用いて、段
差の為に光導電体膜に不連続部が生じたり、特性劣化を
生じたりする事は避けられるが、前述した問題点■、■
は、相変わらず残っている。
In FIG. 3, a P substrate 40 has an n region 41 for charge transfer formed on its surface, and a polycrystalline S
A buried channel type vertical readout CCD is formed by forming transfer gate electrodes 43 and 44, and an n+ region 46 forming a storage diode is provided on the surface of the substrate 40 adjacent thereto. After planarizing the surface of the oxide film 42 on the substrate surface on which these CODs and storage diodes are formed, a contact window is opened on the n+ region 46 of the oxide film 42, and an electrode material such as metal is applied thereto so that the surface is flat. The vertical electrode portion 46 is formed by filling the vertical electrode portion 46 to form a vertical electrode portion 46.
A planar electrode portion 47 is formed on the surface of the oxide film 42 in contact with. After this, by using the photoconductor planarization technique, it is possible to avoid discontinuities in the photoconductor film and deterioration of characteristics due to the step, but the above-mentioned problem ,■
still remains.

発明が解決しようとする問題点 すでに、従来例の説明で述べた様に、感度向上の目的で
提案された二階建構造の撮像素子は、その目的を達成し
たものの、次の様な解決すべき問題点を持っている事が
明らかになった。
Problems to be Solved by the Invention As already mentioned in the explanation of the conventional example, although the two-story structure image sensor proposed for the purpose of improving sensitivity has achieved its purpose, the following problems remain to be solved. It became clear that there was a problem.

(1)光導電体膜と接する画素毎に設けられた金属電極
が光遮へいも兼ねるが、画素分離用の間9、− 隙が必要なので完全な光遮へいは原理的に不可能となり
、過大な入射光に対しては、スミアが発生する。
(1) The metal electrode provided for each pixel in contact with the photoconductor film also serves as a light shield, but since a gap is required for pixel separation, complete light shielding is theoretically impossible, and excessive Smear occurs for incident light.

これは、2階建構造の構成に由来する問題である。This is a problem arising from the two-story structure.

(2)光電変換部として光導電体膜を使用しているため
、非晶質材料では、熱的に不安定、応答速度が本質的に
遅く残像・留像の原因となり、゛多結晶材料では、特性
の制御・再現性が困難であり、残像・留像も非晶質材料
よりは少ないが原理的に存在する。
(2) Since a photoconductor film is used as the photoelectric conversion part, amorphous materials are thermally unstable and have inherently slow response speeds, which can cause afterimages and retained images. It is difficult to control and reproduce the characteristics, and although there are fewer afterimages and retained images than with amorphous materials, they do exist in principle.

これらは、結晶構造に由来する問題である。These are problems originating from the crystal structure.

(3)走査部の形成された一階の半導体基板の蓄積ダイ
オードと、二階の光導電体膜を金属電極で接続する為本
質的に不安定なショットキー接合全2つ形成し、ショッ
トキー(又はへテロ)接合界面の界面準位や酸化膜の影
響により、残像・留像が発生し、特性の制御・再現性・
熱的安定性がよくない。これらは、界面状態、界面構造
に由来する問題である。
(3) Since the storage diode on the semiconductor substrate on the first floor, where the scanning part is formed, and the photoconductor film on the second floor are connected by metal electrodes, all two Schottky junctions, which are inherently unstable, are formed. Due to the influence of the interface states and oxide film at the junction interface (or hetero), afterimages and retained images occur, resulting in poor control, reproducibility, and
Poor thermal stability. These are problems originating from the interfacial state and interfacial structure.

10ベーノ 上記(1)〜(3)が、本発明の解決しようとする問題
点である。
10 Beno The above (1) to (3) are the problems to be solved by the present invention.

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するため、走査部の形成され
た半導体基板の画素に対応する蓄積ダイオード上に単結
晶S i (mono−crystal Si 、以下
m(ニーSiとも略称する。)をエピタキシャル成長さ
せると同時に、蓄積ダイオードの周辺の絶縁物上に多結
晶5i(poly−crystal St 、以下pc
 −8iとも略称する。)を成長させ(これを以下”単
結晶St/多結晶St同時成長パ、又は゛(m/p)c
−St同時成長パと呼称する。)、画素分離領域を形成
して、(m/p ) c −S i同時成長した領域を
光電変換部とするものである。この製造上の特徴から、
本発明の撮像素子を「画素成長素子J (Epitax
ial−growing Photo−sensor 
Device  *略してE。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides mono-crystal Si (mono-crystal Si, hereinafter m) on the storage diode corresponding to the pixel of the semiconductor substrate on which the scanning section is formed. At the same time, polycrystalline 5i (also abbreviated as Si) is epitaxially grown on the insulator around the storage diode.
Also abbreviated as -8i. ) (hereinafter referred to as "monocrystalline St/polycrystalline St simultaneous growth pattern", or "(m/p)c").
-St simultaneous growth pattern is called. ), a pixel isolation region is formed, and the region in which (m/p) c - Si is simultaneously grown is used as a photoelectric conversion section. Due to this manufacturing feature,
The image sensor of the present invention is referred to as "pixel growth element J (Epitax
ial-growing Photo-sensor
Device *E for short.

P、D”又はGerminated Photo−se
nsor Devicd。
P, D” or Germinate Photo-se
nsor Devicd.

略して”G、P、D”とする。)型撮像素子と呼称する
It will be abbreviated as “G, P, D”. ) type image sensor.

又、上記(w′p ) c −8i 同時成長を行なう
前に、11 、、。
Also, before performing the above (w'p) c -8i simultaneous growth, 11.

蓄積ダイオード周辺の絶縁物上に光遮へいを施すことに
より、しかも画素毎の分離が不必要なため完全な光遮へ
いが実現される。
By providing light shielding on the insulator around the storage diode, complete light shielding can be achieved since separation for each pixel is not required.

作   用 従来の問題点を解決するために、前記した手段を用いる
事により、以下の様な作用が認められる。
Effects By using the above-mentioned means to solve the conventional problems, the following effects can be observed.

(1)  (m/p ) c−8を同時成長を行なう前
に、蓄積ダイオード周辺の絶縁物上に画素毎の分離が不
必要な完全な光遮へいを形成する事ができるので、入射
光のもれはなくなりスミアの発生は原理的に抑えられる
(1) Before simultaneously growing (m/p) c-8, it is possible to form a complete light shield on the insulator around the storage diode, which does not require separation for each pixel, so that the incident light is Leakage is eliminated and smear generation can be theoretically suppressed.

(21次に(m/p)c−8i同時成長を行なうことに
より、蓄積ダイオードとの界面は連続的な完全結晶の成
長によりホモ接合が形成されるので、金属電極が不必要
となり、不安定なショットキー接合の界面に存在する界
面準位の問題は解消される。
(21) By performing (m/p) c-8i simultaneous growth, a homojunction is formed at the interface with the storage diode through continuous growth of perfect crystals, so a metal electrode is unnecessary and unstable. This solves the problem of interface states that exist at the Schottky junction interface.

しかもエピタキシャル成長技術全利用した( m/p 
)a −S を同時成長により、ホモ接合界面及び、m
e−8iとpc−8iとの境界などに酸化膜が形成され
る可能性はないので、残像・留像の原因がもう一つ取シ
除かれる。
Furthermore, all epitaxial growth techniques were utilized (m/p
)a −S by simultaneous growth, homojunction interface and m
Since there is no possibility of an oxide film being formed at the boundary between the e-8i and the PC-8i, another cause of image retention and image retention is eliminated.

(31光電変換部の主要部がme−3iで形成さ力、周
辺がpc−3iで形成されるため、光電変換の主要部に
は、局在準位が存在せず、周辺のpC−3i領域に限ら
れる。従って結晶構造に起因する残像・留像は大幅に低
減される。
(31 The main part of the photoelectric conversion part is formed by me-3i, and the surrounding part is formed by pc-3i, so there is no localized level in the main part of the photoelectric conversion part, and the surrounding pC-3i Therefore, afterimages and retained images caused by the crystal structure are significantly reduced.

実施例 第1図(ai〜(qlは、本発明の第1の実施例におけ
るG、P、D型撮像素子の光電変換部近傍の断面図。
Embodiment FIG. 1 (ai to (ql) are cross-sectional views of the vicinity of photoelectric conversion sections of G, P, and D type image sensors in the first embodiment of the present invention.

平面図9等価回路図、B−B’に沿った主要部概略図、
熱平衡状態のエネルギーバンド図、動作状態のエネルギ
ーバンド図、及び全体の回路構成図を示す。走査部はM
OS型で構成していると考える。
Plan view 9 equivalent circuit diagram, main part schematic diagram along BB',
An energy band diagram in a thermal equilibrium state, an energy band diagram in an operating state, and an overall circuit configuration diagram are shown. The scanning section is M
I think it consists of an OS type.

なお本発明は、光電変換部に関するものであるから、C
CD型の走査部の場合も全く同様に考えられ。
Note that since the present invention relates to a photoelectric conversion unit, C
The case of a CD-type scanning section can be considered in exactly the same way.

第1図において、Pジルコン基板1表面にソースのn+
+域2.ドレインのn++域3.チャンネルストップの
p+領領域4固 13・、−7 酸化膜5が形成され、酸化膜γ上に多結晶Si(又はp
c−8i)で形成されたゲート電極6が形成され、垂直
伝送線として用いられるドレイン電極8は酸化膜7のコ
ンタクト窓を通してドレインのn++域3とコンタクト
する。さらに、酸化膜(及び保護膜)9が形成されて、
従来の撮像素子で用いられたMOS型の走査部が完成す
る。
In FIG. 1, a source n+
+ area 2. Drain n++ region 3. An oxide film 5 is formed on the p+ region 4, -7 of the channel stop, and polycrystalline Si (or p
A gate electrode 6 made of C-8i) is formed, and a drain electrode 8 used as a vertical transmission line contacts the n++ region 3 of the drain through the contact window of the oxide film 7. Furthermore, an oxide film (and protective film) 9 is formed,
A MOS type scanning section used in a conventional image sensor is completed.

本実施例は、この様な従来の撮像素子の光電変換部であ
ったソースのn++域2を、信号電荷の蓄積ダイオード
18とし、しかも、このソースのn+頒域2から、エピ
タキシャル成長させた領域’tpーiーn型フォトダイ
オード19とするもので本発明によシ追加される構成部
分について、以下説明する。
In this embodiment, the n++ region 2 of the source, which is the photoelectric conversion section of such a conventional image sensor, is used as a signal charge storage diode 18, and furthermore, a region ' The additional components of the tpine type photodiode 19 according to the present invention will be described below.

第1図において、酸化膜9の上に遮光用材料(例えば、
MOなど)10を形成したあと、pC−8t 膜11全
形成し、ソースのn 領域20表面が露出(遮光の効果
を上げるために、露出部?必要十分に小さくし、その分
だけ遮光部を広げてもよい。)する様に処理する。(p
c−8i膜11を14べ−7 形成するのは、後述する“(m/p)C−8i同時成長
″というエピタキシャル成長を容易に実現する為である
。)この後、エピタキシャル成長を行なう事によシ、ソ
ースのn″−領域2上には不純物の少ない高比抵抗の単
結晶Si(又はmC−8t)領域12(以下i ljl
域と略記する事もある。)が形成されると同時に、mC
−8i領域12の周囲にpc−8i頭域13が形成され
る。この時、縦方向オート・ドーピングがあれば、n+
+域2と接してn領域14が形成される。なお縦方向オ
ート・ドーピングを取除くには減圧エピタキシャル成長
法が有効である。
In FIG. 1, a light-shielding material (for example,
After forming the pC-8T film 11, the surface of the source n region 20 is exposed (in order to improve the light-shielding effect, the exposed part is made as small as necessary and the light-shielding part is made by that much). (You may spread it out.) (p
The reason why the C-8i film 11 is formed in 14 bases is to easily realize epitaxial growth called "(m/p) C-8i simultaneous growth" which will be described later. ) After that, by performing epitaxial growth, a high specific resistance single crystal Si (or mC-8T) region 12 (hereinafter referred to as i ljl) with few impurities is formed on the n″-region 2 of the source.
Sometimes abbreviated as area. ) is formed at the same time as mC
A PC-8i head region 13 is formed around the -8i region 12. At this time, if there is vertical autodoping, n+
An n region 14 is formed in contact with + region 2 . Incidentally, a low pressure epitaxial growth method is effective in removing vertical auto-doping.

この後、エピタキシャル成長した領域の画素分離のため
にp+餠域16を形成し、さらに、表面にp++域16
を形成し、その」二にITO電極17を形成して完成す
る。捷たIT○電極17には、端子に電圧■Tを印加す
る。
After this, a p+ region 16 is formed for pixel isolation in the epitaxially grown region, and a p++ region 16 is further formed on the surface.
is formed, and an ITO electrode 17 is formed on the second part to complete the process. A voltage ■T is applied to the terminal of the disconnected IT○ electrode 17.

第1図(blの平面図は、受光部の1画素に相当し、1
5、、−1 すように撮像装置の主要部が形成される。
Fig. 1 (The plan view of bl corresponds to one pixel of the light receiving section,
The main parts of the imaging device are formed as shown in 5, -1.

第1図fblのA−A/断面が第1図(alの断面図で
ある。第1図(alのB−B’断面の概略図が第1図f
dlであり、pin型フォトダイオード19(以下pi
n型PDと略記する。)との対応を示している。第1図
[elは、pin型PD19の熱平衡状態のエネルギー
バンド図全示し、第1図(flが、動作状態に対応する
The A-A/cross section of Figure 1 fbl is a cross-sectional view of Figure 1 (al).
dl, and a pin type photodiode 19 (hereinafter referred to as pi
It is abbreviated as n-type PD. ). FIG. 1 [el] shows the entire energy band diagram of the pin-type PD 19 in a thermal equilibrium state, and FIG. 1 (fl corresponds to the operating state).

走査部がMOS型であるから、ソースのn+領域2を、
垂直伝送線8の電圧■Lに設定し、IT○電極17の端
子には電圧vTを印加し、しかも■T<vLと逆バイア
ス条件にする墨によりpin型PD19は動作状態とな
る。第1図(flに示す様に入射光h により、i領域
12内で電子−正孔対が発生し、電子はn+領域2に集
1り信号電荷として蓄積され、正孔は、p+領域16か
らITO電極17ケ経て、外部電源に吸収される。
Since the scanning section is a MOS type, the n+ region 2 of the source is
The voltage of the vertical transmission line 8 is set to ■L, the voltage vT is applied to the terminal of the IT◯ electrode 17, and the pin type PD 19 is brought into an operating state by setting the reverse bias condition such that ■T<vL. As shown in FIG. 1 (fl), electron-hole pairs are generated in the i region 12 by the incident light h, the electrons are collected in the n+ region 2 and accumulated as signal charges, and the holes are generated in the p+ region 16. It passes through 17 ITO electrodes and is absorbed by an external power source.

第1図(qlは第1図(al 、 (blのセルケ二次
元に並べた二次元のG、P、D型撮像装置の回路構成図
を示す。点線枠Uがセルに対応し、一点鎖線枠■が受光
部に対応する。pin型PD19以外は、従来用いられ
ていたMO3型撮像装置と全く同様で、以下、本実施例
のG、P、l)型撮像装置の動作について説明する。p
in型PD19で発生した信号電荷は蓄積ダイオード1
8に蓄積され、垂直走査回路22で選択されたMOSス
イッチ20が導通し、信号電荷は、垂直伝送線8に移動
する。その後、水平走査回路23で選択されたMOSス
イッチ21が導通し、信号電荷は、垂直伝送線8から水
平伝送線24に移動し、外部に読み出される。垂直伝送
線8の電圧VLは、水平伝送線24の印加電圧と等しい
ので、pln型PD19の逆バイアス電圧は、水平伝送
線24の印加電圧VLと、ITO電極17の電圧7丁と
で決める事ができる。
Figure 1 (ql shows the circuit configuration diagram of two-dimensional G, P, and D type imaging devices arranged in two dimensions. The dotted line frame U corresponds to the cell, and the dashed line The frame {circle around (2)} corresponds to the light receiving section.Other than the pin type PD 19, it is completely the same as the conventionally used MO3 type imaging device, and the operation of the G, P, l) type imaging device of this embodiment will be described below. p
The signal charge generated in the in-type PD 19 is transferred to the storage diode 1.
8, the MOS switch 20 selected by the vertical scanning circuit 22 becomes conductive, and the signal charge moves to the vertical transmission line 8. Thereafter, the MOS switch 21 selected by the horizontal scanning circuit 23 becomes conductive, and the signal charge moves from the vertical transmission line 8 to the horizontal transmission line 24 and is read out to the outside. Since the voltage VL of the vertical transmission line 8 is equal to the voltage applied to the horizontal transmission line 24, the reverse bias voltage of the PLN type PD 19 is determined by the applied voltage VL of the horizontal transmission line 24 and the voltage of the ITO electrode 17. I can do it.

次に、本発明のG、P、D型撮像装置の製造方法を第4
図を用いて説明する。第4図(alは、MO8型撮像装
置の光電変換部の断面図であり、第1図(a)において
pin型PD(z形成する前に対応する。
Next, a fourth method for manufacturing a G, P, and D type imaging device of the present invention will be described.
This will be explained using figures. FIG. 4 (al) is a cross-sectional view of the photoelectric conversion section of the MO8 type imaging device, and corresponds to the state before forming the pin type PD (z) in FIG. 1(a).

本発明のG、P、D型撮像装置を実現するために、第4
図(atに示す通り、酸化膜9上に遮光材料1017ベ
ー。
In order to realize the G, P, and D type imaging device of the present invention, the fourth
As shown in the figure (at), a light shielding material 1017 is formed on the oxide film 9.

全形成する。通常は遮光材料1of:形成する前に層間
絶縁膜としてのPSG膜を成長させる。
Fully formed. Usually, a PSG film is grown as an interlayer insulating film before forming the light shielding material 1of.

第1図(blでは、遮光材料10の上にpc−8i膜1
1の成長を行なう。その後、蓄積ダイオードとして用い
るn+領域2表面の酸化膜60(及び保護膜など)を除
去する。
Figure 1 (in BL, a PC-8I film 1 is placed on a light shielding material
1 growth. Thereafter, the oxide film 60 (and protective film, etc.) on the surface of the n+ region 2 used as a storage diode is removed.

第4図fclでは、気相エピタキシャル成長により、”
 (m/p )c−8i同時成長″を行なう。エピタキ
シャル成長は、酸化・還元の割合全制御して結晶成長を
行なう為、n+領域2表面に酸化膜は形成されず、理想
的なホモ接合が形成され、界面の問題は生じない。しか
も、”(m/p)c−8i同時成長″によりmC−8t
領域12とpc−8i領域13の境界にも酸化膜が形成
される心配はない。
In Fig. 4fcl, by vapor phase epitaxial growth,
(m/p) C-8i simultaneous growth". In epitaxial growth, crystal growth is performed by fully controlling the ratio of oxidation and reduction, so no oxide film is formed on the surface of the n+ region 2, and an ideal homojunction is formed. The mC-8t
There is no fear that an oxide film will be formed on the boundary between the region 12 and the PC-8i region 13 as well.

しかし、気相エピタキシャル成長は、製造プロセスの中
で最高温度を利用する為、“(rrv’p ) c−8
を同時成長″の前後で、不純物分布が変化する恐れがあ
るので、低温で速いエピタキシャル成長が望ましい。そ
の為に、” (m/p ) c−8i同時成長”時には
矢印61で示す様な光照射を行なう、゛フォ18ベーゾ ト・エピタキシー”が望捷しい。第4図(clの後、画
素分離用のp+領域15を形成し、全表面にp+領域1
6を形成し、透明電栖17を形成して、第1図(alの
ように、本発明の実施例が完成する。
However, since vapor phase epitaxial growth utilizes the highest temperature in the manufacturing process, "(rrv'p) c-8
Since the impurity distribution may change before and after the "(m/p) C-8i simultaneous growth", fast epitaxial growth at a low temperature is desirable. For this reason, during the "(m/p) C-8i simultaneous growth", light irradiation as shown by arrow 61 is necessary. ``For 18 bezot epitaxy'' is promising. FIG. 4 (After CL, a p+ region 15 for pixel isolation is formed, and a p+ region 1 is formed on the entire surface.
6 and a transparent electrode 17 to complete the embodiment of the present invention as shown in FIG. 1 (al).

次に、エピタキシャル成長により、第1図(alのi領
域12の厚さliヲいくらにするか決める必要がある。
Next, it is necessary to determine the thickness li of the i-region 12 of Al in FIG. 1 (FIG. 1) by epitaxial growth.

pn型PDと異なり、本発明の様なpin型PDの場合
は、完全に空乏化するi領域12を、光入射によりキャ
リアが発生する主要な領域として用いるので、i領域1
2の厚さli で、量子効率1周波数応答特性が決まる
という特徴を利用する事が出来る。
Unlike a pn-type PD, in the case of a pin-type PD like the present invention, the i-region 12, which is completely depleted, is used as the main region where carriers are generated by light incidence.
It is possible to utilize the feature that the quantum efficiency and frequency response characteristics are determined by a thickness li of 2.

pin型PDの量子効率ηは、次式で示されるへ(参考
文献: S 、M、Sze著″Physics ofS
emiconductor Devices ([半導
体デバイイスの物性) 、 2nd  ad 、(19
81) 、 John W’1ley &5ons 、
 pyEie )。
The quantum efficiency η of a pin-type PD is expressed by the following formula (Reference: “Physics of Sze” by S, M, Sze)
semiconductor devices, 2nd ad, (19
81), John W'1ley & 5ons,
pyEie).

但し、 19 ・、 5゛ L  、L  と表記する。) p 光学的吸収係数αは、第5図(alに示す様に各種材料
について得られている。今、Si f考えているので、
各波長に対するαを第6図falから読取る。
However, it is written as 19 ・, 5゛L, L. ) p The optical absorption coefficient α has been obtained for various materials as shown in Figure 5 (al).Now that we are thinking about Si f,
Read α for each wavelength from FIG. 6fal.

さらに周波数応答特性として3dB周波数f3dBをパ
ラメータに選ぶなら、 但し、U5:飽和速度(Siの場合、Us−:107m
/5eC)(参考文献:前掲書″Physics of
 Sem1conductorDevices 、2n
d ed 、 p、758 )。
Furthermore, if you choose 3dB frequency f3dB as a parameter as the frequency response characteristic, then U5: Saturation speed (In case of Si, Us-: 107m
/5eC) (Reference: “Physics of
Sem1conductorDevices, 2n
d ed, p, 758).

(11、(21式から、第5図(blに示す様なグラフ
が得られる。
(11, (From equation 21, a graph as shown in FIG. 5 (bl) can be obtained.

利用する光の波長に応じて、i領域の厚さ#i=Wは、
第5図fblから決定する事ができる。
Depending on the wavelength of the light used, the thickness of the i region #i=W is
It can be determined from Fig. 5 fbl.

例えば、可視光として0.45〜0.65μmの波長に
対応する場合には、第5図fblがら#、−W= 8〜
15μmの厚さが望ましい事が分る。
For example, if visible light corresponds to a wavelength of 0.45 to 0.65 μm, #, -W = 8 to fbl in Figure 5.
It can be seen that a thickness of 15 μm is desirable.

一般の気相エピタキシャル成長では、材料と最適温度と
成長速度の関係は、次表に示す通りである。
In general vapor phase epitaxial growth, the relationship between material, optimum temperature, and growth rate is shown in the table below.

MOS型でもCCD型でも一般的な撮像装置では、配線
用に段差緩和の目的で、平坦化プロセスを採用している
。この平坦化プロセスは、1000°C10〜20分位
の熱処理であるから、S I H4f用いて1oOo′
Cで気相エピタキシャル成長をすれば、1〜2分程度で
必要な成長エビ厚が実現する。しかも不純物分布に対す
る影響も、不純物の拡散係数が温度に依存するので10
00°Cでは1000°Cに比べ上の変化で済み、温度
一定なら拡散距離は時間に依存するので2分は2o分に
比べ上の変化で済21、、+− むという訳で、総合してパ二4%程度の変動で済むので
、プロセス側での困難さは、はとんどないと言える。
In general imaging devices, whether MOS type or CCD type, a planarization process is employed for the purpose of reducing the level difference in wiring. This flattening process is a heat treatment at 1000°C for about 10 to 20 minutes, so using S I H4f,
If vapor phase epitaxial growth is performed using C, the required thickness of the grown shrimp can be achieved in about 1 to 2 minutes. Moreover, the influence on impurity distribution is also 10
At 00°C, the change will be higher than at 1000°C, and if the temperature is constant, the diffusion distance will depend on time, so 2 minutes will only require a higher change than 2o minutes21,, +-. Since the fluctuation in the output is only about 4%, it can be said that the difficulty on the process side is negligible.

この時、すでに述べたフォト・エピタキシャルSiに適
用して、86’O’C,5分で成長層の厚みが12μと
いう報告があり、(参考文献二M。
At this time, there is a report that the thickness of the grown layer is 12μ in 5 minutes at 86'O'C when applied to the photo-epitaxial Si mentioned above (Reference 2M).

Kumagawa et al ;Jpnj、Appl
 、Phys 、7−11(1968’)、I)133
2〜 )このフォト・エピタキシーで”(m/p ) 
c −S i同時成長″を行なうならば、赤外線などへ
の適用で成長エビ厚を100μm程度に対する場合でも
、不純物分布への影響はほとんと無視する事ができる。
Kumagawa et al; Jpnj, Appl
, Phys, 7-11 (1968'), I) 133
2~) With this photo epitaxy” (m/p)
If "c-Si simultaneous growth" is performed, the influence on the impurity distribution can be almost ignored even when the growth thickness is about 100 μm due to the application of infrared rays.

以上の様に、本実施例によれば、以下の効果が得られる
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.

■ (m/p)c−Si同時成長をエピタキシャル成長
で実現する為に必要なmc−8iホモ接合部以外を全て
遮光できるので、スミアは原理的に除去可能である。
(m/p) Since all areas other than the mc-8i homojunction, which is necessary for realizing simultaneous growth of c-Si by epitaxial growth, can be shielded from light, smear can be removed in principle.

■ (m/p)c−Si同時成長層が光電変換部である
から結晶構造に由来する局在準位は周辺の22、。
(m/p) Since the c-Si co-grown layer is a photoelectric conversion part, the localized level derived from the crystal structure is 22, in the periphery.

pc−8i領域のみに限られるだめ、残像・留像は大幅
に低減する。
Since it is limited only to the PC-8i area, afterimages and retained images are significantly reduced.

■ エピタキシャル成長で形成するため、成長前に露出
させたme−Si表面上に完全結晶のホモ接合が形成さ
れる為界面準位は存在しない。
(2) Since it is formed by epitaxial growth, a perfect crystal homojunction is formed on the me-Si surface exposed before growth, so there are no interface states.

又、エピタキシャル成長の場合ホモ接合界面に酸化膜は
形成されない。従って界面準位や、酸化膜に起因した残
像・留像は生じない。
Furthermore, in the case of epitaxial growth, no oxide film is formed at the homojunction interface. Therefore, afterimages and retained images due to interface states and oxide films do not occur.

■ また、エピタキシャル成長でかつ、(m/p)c−
Si同時成長であるから、me−8iiJ域とpc−8
i領域の境界に酸化膜は形成されず、酸化膜に起因した
残像・留像の発生は生じない。
■ Also, epitaxial growth and (m/p)c-
Since Si is grown simultaneously, me-8iiJ area and pc-8
No oxide film is formed at the boundary of the i-region, and no afterimage or residual image occurs due to the oxide film.

■ 光電変換部がp−i −n型PDとなるので、i領
域の厚みの最適化により入射光の波長に対して最高の量
子効率が得られる。
(2) Since the photoelectric conversion section is a p-i-n type PD, the highest quantum efficiency can be obtained for the wavelength of incident light by optimizing the thickness of the i region.

第6図は、本発明の第2の実施例で(m/p)c−51
同時成長領域の画素分離のために、第1図falのよう
にp+領域15を用いず、n+領域60i用いたもので
、n+fJi域2と同程度の電位を与える事により、画
素分離のn+領域60と蓄積ダイオー23 、 ドのn++域2との間に電位勾配がなくなり、もれ電流
の発生がなくなるので、pin型PDに印加する電圧を
大きくするとか可能である。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention (m/p)c-51
For pixel separation in the simultaneous growth region, the n+ region 60i is used instead of the p+ region 15 as shown in FIG. Since there is no potential gradient between the storage diode 60 and the n++ region 2 of the storage diode 23, and no leakage current is generated, it is possible to increase the voltage applied to the pin type PD.

第7図(al〜(elは、本発明の第3の実施例を示す
G、P、D型撮像装置の光電変換部近傍の断面図、B 
−B’に沿った主要部概略図、熱平衡状態のエネルギー
バンド図、動作状態のエネルギーバンド図、等価回路図
を示す。第1図と同一の部分は同一の番号を付す。
FIG. 7 (al to (el is a cross-sectional view of the vicinity of the photoelectric conversion section of the G, P, and D type imaging device showing the third embodiment of the present invention, B
-A schematic diagram of the main parts along B', an energy band diagram in a thermal equilibrium state, an energy band diagram in an operating state, and an equivalent circuit diagram are shown. The same parts as in FIG. 1 are given the same numbers.

示 第1図ヒ保第1の実施例と第7図に示す第3の実施例の
違いは、第1図で存在した透明電極17(と接するp+
+域16が省略された事である。従って、第1の実施例
で形成されたpin型PDが、第3の実施例では me
tal −i−n (略してm i n )型PDi用
いる事になる。min型FDは、フォトンエネルギーと
バイアス条件に依存して、種々のモードで動作する。
The difference between the first embodiment shown in FIG. 1 and the third embodiment shown in FIG.
+ area 16 has been omitted. Therefore, the pin type PD formed in the first embodiment is me
A tal-i-n (min for short) type PDi will be used. A min-type FD operates in various modes depending on photon energy and bias conditions.

第7図(alのB−B’線に沿った概略図第7図(bl
に対応するエネルギーバンド図が第7図(cl 、 (
dlに示しである。この図を用いて、3つの代表的なモ
ードを説明する。
Fig. 7 (schematic diagram along line BB' of al) Fig. 7 (bl
The energy band diagram corresponding to is shown in Figure 7 (cl, (
It is shown in dl. Three typical modes will be explained using this diagram.

(II  Eq> hI、>qφBかっ■く■B;(但
し、Eq:バンドギャップエネルキー。
(II Eq>hI,>qφB) (However, Eq: band gap energy key.

■B:アバランシェ破壊電圧)、光り、の入射により透
明型$i(又は金属電極)内でホット・エレクトロンが
生じ半導体i領域12内に注入されて、蓄積ダイオード
2に集まる。
(2) Hot electrons are generated in the transparent $i (or metal electrode) due to the incidence of light (B: avalanche breakdown voltage), are injected into the semiconductor i region 12, and are collected in the storage diode 2.

fIIl  h、>Ecrかっ ■〈■B ;光h1の
入射により電子−正孔対が半導体l領域12内で発生し
、pin型PDとほとんど同様な動作をする。
fIIl h,>Ecr ■<■B; Electron-hole pairs are generated in the semiconductor l region 12 by the incidence of the light h1, and the PD operates almost the same as a pin type PD.

(ll)  h  >Egかつ v=vB;光h1の入
射により電子−正孔対が半導体i領域12内で発生し、
電子が蓄積ダイオード2に向かって進む時にアバランシ
ェ増倍を行なう。
(ll) h > Eg and v = vB; electron-hole pairs are generated in the semiconductor i region 12 by the incidence of the light h1,
Avalanche multiplication is performed when the electrons travel toward the storage diode 2.

min型PDは可視光から紫外光領域において極めて有
効である。この理由はこれらの波長領域の吸収係数αが
、はとんどの半導体において、1o−5(7)−1程度
の大変大きな値を有する為(すなわち有効吸25 、 成長が1/α:0.1μm及びそれ以下となる)、半導
体の表面で入射光の大部分が吸収されてし壕い電子−正
孔対が発生しないからである。min型PDは、従って
、適当な金属電極と適当な反射防止膜を選択しなければ
ならない。代表的な例として反射防止膜としてはZn5
(500人)が、金属電極としてAu(100人)を用
いれば、720.6μmの入射光に対し、92%以上の
透過率が得られる。
The min-type PD is extremely effective in the visible light to ultraviolet light range. The reason for this is that the absorption coefficient α in these wavelength regions has a very large value of about 1o-5(7)-1 in most semiconductors (that is, the effective absorption is 25, and the growth is 1/α:0. 1 μm or less), most of the incident light is absorbed at the surface of the semiconductor, and no trench electron-hole pairs are generated. For min-type PDs, therefore, appropriate metal electrodes and appropriate anti-reflection coatings must be selected. A typical example is Zn5 as an anti-reflection film.
(500 people) and using Au (100 people) as the metal electrode, a transmittance of 92% or more can be obtained for incident light of 720.6 μm.

以上の様に、G、P、D型撮像素子の光電変換部として
、pin型PD  のかわりに、min型PDi形成す
ることで、より短波長側への利用が可能になり、アバラ
ンシェ増倍作用による感度増倍機能も実現できる。
As described above, by forming a min-type PDi instead of a pin-type PD as the photoelectric conversion section of the G, P, and D-type image sensor, it becomes possible to use it for shorter wavelengths, and it has an avalanche multiplication effect. It is also possible to realize a sensitivity multiplication function.

第8図は、本発明の第4の実施例で、第7図(atの透
明電極17を取除き、PSGなどの保護膜81だけf 
(m/p ) c−8i同時成長領域表面に形成したも
のである。従って、本実施例においては、蓄積ダイオー
ド18の上に受光窓が形成されたものであり(第8図(
blの等何回路では、これ’1PD82と表示している
。) 26 ページ (m/p)c−8t 同時成長頭載は、動作時にはほと
んど完全な空乏状態である為、入射光により発生したキ
ャリアを蓄積ダイオードのn+佃職域2集める動作には
何ら問題がない。その様子を第8図(alのB−B′線
に沿った概略図第8図(clとそのエネルギーバンド図
を表わす第8図(di 、 (el及びオート・ドープ
を表わす第8図fflを用いて説明する。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention, in which the transparent electrode 17 of FIG.
(m/p) It is formed on the surface of the c-8i simultaneous growth region. Therefore, in this embodiment, a light receiving window is formed above the storage diode 18 (see FIG.
In the bl circuit, this is displayed as '1PD82. ) Page 26 (m/p) c-8t Since the simultaneous growth head is in an almost completely depleted state during operation, there is no problem in the operation of collecting carriers generated by incident light into the storage diode's n + Tsukuda area 2. . The situation is shown in Fig. 8 (schematic diagram along the B-B' line of al. I will explain using

第8図(clの概略図に対応した熱平衡状態のエネルギ
ーバンド図が第8図(Jであるが、図から分かる様に、
n++域2からの不純物のアウト・ディフュージョンや
オート・ドーピング効果を有効に利用して、i領域12
とn++域2との間に傾斜をもったエネルギーバンドが
形成される様にする0第8図(flに示す様に本来、極
力避けようとしているオート・ドーピングを利用するの
で、(m/p)c−8t同時成長のプロセスは、常圧エ
ビでよく、しかも、成長温度を低くする程、オート・ド
ープ量は第8図の矢印にの方向に変化していくので、本
実施にとって、益々都合がよい手になる。
The energy band diagram of the thermal equilibrium state corresponding to the schematic diagram of Fig. 8 (cl) is shown in Fig. 8 (J), but as can be seen from the figure,
By effectively utilizing the out-diffusion of impurities from the n++ region 2 and the auto-doping effect, the i-region 12
As shown in Fig. 8 (fl), an energy band with a slope is formed between the n++ region 2 and the n++ region 2. ) The c-8t simultaneous growth process can be carried out using normal-pressure shrimp, and the lower the growth temperature, the more the autodoping amount changes in the direction of the arrow in Figure 8. It becomes a convenient move.

第8図(elの動作状態のエネルギーバンド図にみ27
 、、、、。
Figure 8 (see the energy band diagram of the operating state of el27
,,,,.

る様に、入射光り、によりi領域12等で発生した電子
−正孔対のうち電子はくくり付けのドリフト電界に従っ
て蓄積ダイオードのn+領域2に集捷り、正孔は、(m
/p)c−8i同時成長領域の分離領域であるp+lJ
域15に集まり、外部に排出される。
As shown in FIG.
/p)p+lJ which is the separation region of the c-8i simultaneous growth region
It collects in area 15 and is discharged to the outside.

以上の様に、本実施例によれば、(m/p )c−8i
同時成長にオート・ドーピングを積極的に利用するため
、エピタキシャル成長の製造プロセス条件が極めて簡単
になり、しかも、開口率が増加しただけ、感度は増加す
る為、本発明の目的を達成する最も簡単で有効な構造と
なっている。
As described above, according to this embodiment, (m/p)c-8i
Since auto-doping is actively used for simultaneous growth, the manufacturing process conditions for epitaxial growth are extremely simple, and since the sensitivity increases as the aperture ratio increases, this is the simplest method to achieve the purpose of the present invention. It has an effective structure.

次に、(m/p )c−8i同時成長のためのエピタキ
シャル成長時に不純物をドープする事により、蓄積ダイ
オードのn+領域2の上にフォト・トランジスタを構成
する第5の実施例について述べる。
Next, a fifth embodiment will be described in which a phototransistor is constructed on the n+ region 2 of the storage diode by doping impurities during epitaxial growth for simultaneous growth of (m/p)c-8i.

第9図fal〜(flは、本発明の第5の実施例におけ
るG、P、D型撮像装置の光電変換部近傍の断面図、B
 −B’線に沿った主要部概略図、熱平衡状態のエネル
ギーバンド図、動作状態のエネルギーバンド図、等価回
路図、エピタキシャル成長の反応ガス中のドーパント量
と成長層の不純物濃度の関係を示したものである。なお
第9図で、第1図と同一の部分は同一の番号を付す。第
1図との違いは、″(m/p)c−8i 同時成長′”
部分だけなので、その部分から説明する。
Figure 9 fal ~ (fl is a sectional view of the vicinity of the photoelectric conversion section of the G, P, D type imaging device in the fifth embodiment of the present invention, B
- Schematic diagram of main parts along line B', energy band diagram in thermal equilibrium state, energy band diagram in operating state, equivalent circuit diagram, showing the relationship between the amount of dopant in the reaction gas for epitaxial growth and the impurity concentration in the grown layer. It is. Note that in FIG. 9, the same parts as in FIG. 1 are given the same numbers. The difference from Figure 1 is ``(m/p)c-8i simultaneous growth''
Since this is only a part, I will explain that part first.

遮光材料10が形成され、pc−3i膜11を形成した
あと、nMBM2O3面が露出する様にプロセス処理を
したところで、エピタキシャル成長を行なうのであるが
、これ迄と異なり、不純物添加を可能にするドーピング
・エピタキシャル成長を行なう。ここでは気相エピタキ
シーで説明するが他の方法でも同様に実現できる。
After the light-shielding material 10 has been formed and the PC-3i film 11 has been formed, epitaxial growth is performed after a process is performed to expose the nMBM2O3 surface. Perform epitaxial growth. Although vapor phase epitaxy will be explained here, other methods can be used as well.

気相エピタキシャル成長の開始と共に、反応ガス中のド
ーパント量ヲ変化させることによりエビ成長層の不純物
密度を1014〜1019cm−3まで変えられるが、
代表的なりB3 を用いた場合、第9図(flの関係が
得られる。ここでは、アウト・ディフュージョンやオー
ト・ドーピングにより形成されるn領域14を打ち消し
てp+領域91が形成29 、 される様にBB3 濃度を決めればよい。
At the start of vapor phase epitaxial growth, the impurity density of the shrimp growth layer can be varied from 1014 to 1019 cm by changing the amount of dopant in the reaction gas.
When a typical ratio B3 is used, the relationship shown in FIG. The BB3 concentration can be determined accordingly.

p+領域91が形成された後、反応ガス中のドーパント
量ヲ零にして、ノン・ドープ・エピタキシャル成長に連
続的に切シ換える。
After the p+ region 91 is formed, the amount of dopant in the reaction gas is reduced to zero and the growth is continuously switched to non-doped epitaxial growth.

この結果、p+領域91の上にアウト・ディフュージョ
ンやオート・ドーピングによるp領域92が形成される
が間もなく、高比抵抗、低不純物密度(〜10(m  
以下)のi 131域12が形成される。この一連の過
程の間、pc−8t膜11の上には、pc−8i領域1
3が同時に形成される。i領域12の成長厚が所定の値
に達した後、画素分離用のn+lJ域94全94し、受
光部の全表面にn+領域93を形成する。その後、透明
電極17を形成してG、P、D撮像素子が完成する。
As a result, a p region 92 is formed on the p+ region 91 by out-diffusion or auto-doping.
i 131 area 12 (below) is formed. During this series of processes, the PC-8i region 1 is placed on the PC-8T film 11.
3 are formed simultaneously. After the growth thickness of the i region 12 reaches a predetermined value, the entire n+lJ region 94 for pixel separation is grown to form an n+ region 93 on the entire surface of the light receiving section. Thereafter, a transparent electrode 17 is formed to complete the G, P, and D image pickup elements.

本実施例の主要光電変換部である(m/p)c−8i同
時成長領域のB−E/線に沿った概略図を第9図(bl
に示す。エピタキシャル成長の条件次第で、n領域14
.p領域92は、無視できる程小さくできるので、フォ
ト・トランジスタ96を、以下n1pn型PT (Ph
oto−Transistorの略)96と30ページ 呼ぶことにする。
FIG. 9 (bl
Shown below. Depending on the epitaxial growth conditions, the n-region 14
.. Since the p region 92 can be made negligibly small, the photo transistor 96 is hereinafter referred to as n1pn type PT (Ph
(abbreviation for oto-Transistor) 96 on page 30.

n1pn型pT95の熱平衡状態のエネルギーバンド図
第9図(clから分る様に、蓄積ダイオードのn+領域
2の多数キャリアである電子に対する電位障壁96が形
成されている。p+領域91はn1pn型PT95の7
0−ティング・ベース領域となっている。
As can be seen from the energy band diagram of the thermal equilibrium state of n1pn type pT95 in FIG. 7
This is a 0-ting base area.

透明電極17にVT(>V、)k印加することで、n1
pn型PT95は動作状態となり、その時のエネルギー
バンド図は第9図fdlに示されている。i領域12へ
の入射光り、により対発生した電子はn+領域93.9
4に移動し、透明電極17を通って外部に排出される。
By applying VT(>V,)k to the transparent electrode 17, n1
The pn type PT95 is in an operating state, and the energy band diagram at that time is shown in FIG. 9 fdl. Due to the incident light on the i region 12, pairs of electrons are generated in the n+ region 93.9.
4 and is discharged to the outside through the transparent electrode 17.

一方、正孔はp+領域9,1に集まる。第9図(elの
等価回路に示す様に、MOSスイッチ97は読出し時以
外はオフなのでn1pn型PT95 ’i構成するn+
領域2は70−ティング状態である。
On the other hand, holes gather in p+ regions 9,1. As shown in the equivalent circuit of FIG. 9 (el), since the MOS switch 97 is off except during reading, the n+
Region 2 is in a 70-ting state.

従って、正孔がp+4Ji域91 に集まると共にp+
領域91の電位は大きくなり、第9図fdlに示す様に
、電位障壁96は点線のように低下する。この時p+領
領域1もn+領域2もフローティング状31 、。
Therefore, holes gather in p+4Ji region 91 and p+
The potential of the region 91 increases, and as shown in FIG. 9 fdl, the potential barrier 96 decreases as indicated by the dotted line. At this time, both the p+ region 1 and the n+ region 2 are in a floating state 31.

態なので、両者の接触電位差はそのまま維持され、n+
頒職域2電位も大きくなりやはり第9図(dlに示す点
線のように変化する。
Since the contact potential difference between the two is maintained as it is, n+
The distribution area 2 potential also increases and changes as shown by the dotted line in FIG. 9 (dl).

こうして、n1pn型PT95のp領域91に正孔が蓄
積された後、MOSスイッチ97′f、導通させるため
に、ゲート電極6にパルスが印加される。
After holes are thus accumulated in the p region 91 of the n1pn type PT 95, a pulse is applied to the gate electrode 6 to make the MOS switch 97'f conductive.

このゲート電極6は、第9図(atからも分る様に、n
1pn型PT95のベース佃域であるp++域91の電
位をも制御する。
This gate electrode 6 is n
It also controls the potential of the p++ region 91, which is the base region of the 1pn type PT95.

従って、ゲート電極6に印加されるパルス電圧が小さけ
れば、高い電位のp++域91に蓄積された正孔は逃げ
に<<、非破壊的な動作に近づく。
Therefore, if the pulse voltage applied to the gate electrode 6 is small, the holes accumulated in the high-potential p++ region 91 will escape, approaching a non-destructive operation.

ゲート電極6に印加するパルス電圧が高ければ、p++
域91に多数キャリアとして蓄積された正孔はn++域
2側に追い払われてり七ソトされ、p++域91の電位
は初期状態に復帰する。
If the pulse voltage applied to the gate electrode 6 is high, p++
The holes accumulated as majority carriers in the region 91 are driven away to the n++ region 2 side and are removed, and the potential of the p++ region 91 returns to its initial state.

また、増倍効果が、この読出しの際に生じる。A multiplication effect also occurs during this readout.

p”INNo1〜n+領域2間の接合容量孕Cf。Junction capacitance Cf between p''INNo1 and n+ region 2.

n+領領域〜P基板1間の容量C8との比。Ratio to capacitance C8 between the n+ region and the P substrate 1.

\Cs /Cf= rnがn1pn型PTの増倍率とな
る事は厳密に証明されている(参考文献: T、 Oh
mi atal、”Non−Destructive 
Image 5ensors”IEDM(1980)1
)、350〜)。
It has been rigorously proven that \Cs /Cf= rn is the multiplication factor of n1pn type PT (References: T, Oh
mi atal,”Non-Destructive
Image 5ensors"IEDM (1980) 1
), 350~).

ここでは、定性的に説明する。MOSスイッチ97が導
通すると、第9図(diに示す様にp++域91に正孔
が蓄積して電位障壁96が低下したΔVに対応して、n
++域2から電子が電位障壁96を越えて、n++域9
3まで移動する(すなわち空乏モードで動作する。)。
Here, it will be explained qualitatively. When the MOS switch 97 becomes conductive, holes accumulate in the p++ region 91 and the potential barrier 96 lowers, as shown in FIG.
Electrons from ++ region 2 cross the potential barrier 96 and move to n++ region 9.
3 (ie operates in depletion mode).

このとき、上記容量比c3B/cfVC対応してn++
域2からn+飴域93へ向かう電子Nn、 p+rgp
域91内の正孔N−比がNn/Npが決まる(これは、
n++域2とp++域91がフローティング状態である
ため、電位変化が同じであり、CfΔ■−qNp−Qp
、C8Δ■−qNn−気から明らかである。)。
At this time, corresponding to the above capacitance ratio c3B/cfVC, n++
Electrons Nn going from region 2 to n+ candy region 93, p+rgp
The hole N-ratio in region 91 is determined by Nn/Np (this is
Since the n++ region 2 and the p++ region 91 are in a floating state, the potential changes are the same, and CfΔ■−qNp−Qp
, C8Δ■-qNn-qi. ).

以上の様に、本実施例によれば、光電変換部をn1pn
型PT  とする事により、 ■ 画素増倍機能が実現し、その増倍率はC8/Cfで
決する為、増倍率の設計が容易である。
As described above, according to this embodiment, the photoelectric conversion section is n1pn
By using the type PT, (1) a pixel multiplication function is realized, and the multiplication factor is determined by C8/Cf, so the design of the multiplication factor is easy.

■ 非破壊読出しと破壊読出しが、ゲート電極33 ・
、 ア のパルス電圧の振幅で制御できる。
■ Non-destructive readout and destructive readout are performed using the gate electrode 33.
, can be controlled by the amplitude of the pulse voltage in A.

■ 蓄積ダイオードから信号電荷を読出すためのゲート
電極が、エピタキシャル成長で形成したn1pn型PT
の70−ティング・ベース電位も制御するので構造的に
複雑にならない。
■ The gate electrode for reading signal charges from the storage diode is an n1pn type PT formed by epitaxial growth.
Since the 70-ting base potential of the structure is also controlled, the structure is not complicated.

という特徴をもつ。It has the following characteristics.

以上、第1〜第5の実施例は、本発明の適用が、従来の
MOS型、CCD型などの撮像素子全利用しても可能で
ある事を考慮して説明して来たが、本発明の目的である
スミアを原理的に除去するためには、遮光材料と蓄積ダ
イオードのn+領領域の間隔が小さい程、確実となる。
Above, the first to fifth embodiments have been explained taking into consideration that the present invention can be applied even if all conventional MOS type, CCD type, etc. image sensors are used. In order to eliminate smear, which is the object of the invention, in principle, the smaller the distance between the light shielding material and the n+ region of the storage diode, the more reliable it is.

そこで、従来の標準プロセスで形成されたMOS型、C
CD型などの撮像素子を利用するのではなく、スミア除
去に有利な構造を、MOS型、CCD型などの撮像素子
で実現する事が、G、P、D型撮像素子にとって望まし
い。
Therefore, MOS type, C
It is desirable for G-, P-, and D-type image sensors to realize a structure that is advantageous for smear removal using a MOS-type, CCD-type, or other image sensor, rather than using a CD-type image sensor.

その様な例を第10図に示し、以下、第6の実施例とし
て述べる。
Such an example is shown in FIG. 10 and will be described below as a sixth embodiment.

第10図で、第1図と異なるのは、ソース、ドレ  ・
34べ− イン拡散の後、(m/p)C−8i同時成長の前までで
ある。
What is different in Fig. 10 from Fig. 1 is the source, drain, etc.
After the 34 vane diffusion and before the (m/p)C-8i simultaneous growth.

ゲート酸化膜101を形成した後、ソースのn++域2
.ドレインのn+領領域形成し、さらに、遮光材料でも
ある高融点の金属電極(例えばMOl及びそのソリサイ
ドMo 312など)をゲート電極102として形成す
れば0.1−0.2prnとpc−8t乞用いた場合の
T以下の厚みで済む0捷た、ドレイン電極103として
遮光材料でもある高融点の金属電極を利用することによ
り、一般的に使用されるAI電極などに比べ、0.3〜
0.2μmと、約τ以下の厚みで済む。
After forming the gate oxide film 101, the source n++ region 2
.. If an n+ region of the drain is formed and a metal electrode with a high melting point that is also a light-shielding material (for example, MOI and its solicide Mo 312) is formed as the gate electrode 102, it will be 0.1-0.2prn and PC-8T. By using a metal electrode with a high melting point that is also a light-shielding material as the drain electrode 103, the thickness of the drain electrode 103 is 0.3 to less than that of the commonly used AI electrode.
The thickness is only 0.2 μm, which is about τ or less.

これらの高融点金属の使用は段差緩和及び、平坦化に有
利となる。この後、酸化膜104i形成し、遮光材料で
もある高融点の金属材料で遮光部105を形成する。こ
の後は、遮光部106上にpc−8t膜11を形成し、
n++域20表面を露出した後、エピタキシャル成長法
により、(rr1/p)c−8t同時成長させるプロセ
ス処理以降は、第1図に示した第1の実施例と全く同一
の処理で形成35 、 。
Use of these high melting point metals is advantageous for alleviating step differences and flattening. Thereafter, an oxide film 104i is formed, and a light shielding portion 105 is formed using a high melting point metal material which is also a light shielding material. After this, a PC-8T film 11 is formed on the light shielding part 106,
After the surface of the n++ region 20 is exposed, (rr1/p)c-8t is simultaneously grown by the epitaxial growth method. After that, the process is exactly the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1.

する。do.

以上の様に本実施例は、遮光材料ともなる高融点金属(
及びそのソリザイド)をゲート電極、ドレイン電極とし
て用いる事により、pc−8iやA4全それらの電接と
して用いる場合に比べ、♂領域2表面〜遮光部105間
の距離は7−τ以下となり、遮光の効果が大幅に上がり
、スミアの発生する可能性は、より完全に抑えられる。
As described above, this example uses a high-melting point metal (
By using the gate electrode and its Solizide) as the gate electrode and drain electrode, the distance between the surface of the male region 2 and the light-shielding part 105 becomes 7-τ or less, and the light-shielding The effectiveness of this is significantly increased and the possibility of smearing is more completely suppressed.

以上の全ての実施例はP基板ケ用いてCi、P、D型撮
像装置を構成したが、n基板にも同様に適用できる。
In all of the above embodiments, Ci, P, and D type imaging devices are constructed using P substrates, but the invention can be similarly applied to N substrates.

また、基板材料としてもStの他に、GaAsなどの化
合物材料を用いて応答特性の改善をする事も可能である
In addition to St, it is also possible to improve the response characteristics by using a compound material such as GaAs as the substrate material.

さらに、(m/p)c−8i同時成長領域のpc−5i
佃域を中心部のmC−8t領域を基材として横方向に単
結晶化するラテラル・エピタキシャル成長モ含ムパーテ
ィカル・エピタキシャル成長によす残像・留保の原因は
更に低減していく。そのためには、pc−81’55域
表面のSiの移動性を高めてやればよいので、基板Si
の結晶方位と同一のmc−8iを遮光領域の上部に形成
すればよい。
Furthermore, (m/p) pc-5i in the c-8i simultaneous growth region
The causes of afterimages and reservations caused by lateral epitaxial growth, including lateral epitaxial growth in which the mC-8t region in the center of the Tsukuda region is used as a base material, are further reduced. To achieve this, it is necessary to increase the mobility of Si on the surface of the PC-81'55 area, so the substrate Si
What is necessary is to form mc-8i having the same crystal orientation above the light-shielding region.

発明の効果 以上、説明した様に本発明によれば、 ■ 信号電荷の蓄積ダイオード頭載からエピタキシャル
成長させる部分以外は、全て遮光できるので、スミアは
原理的に発生しない。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, (1) All areas other than the portion where the signal charge storage diode is epitaxially grown can be shielded from light, so smear does not occur in principle.

■ (m/p)c−8i同時成長領域が光電変換部であ
るから、結晶構造に由来する局在準位は、周辺のpc−
3i領域のみとなり、局在準位に由来する残像・留保は
大幅に減る。
■ Since the (m/p)c-8i co-growth region is a photoelectric conversion region, the localized level originating from the crystal structure is
3i region only, and afterimages and reservations originating from localized levels are significantly reduced.

■ エピタキシャル成長による(m/p)c−8i同時
成長なので、蓄積ダイオード領域表面には完全結晶のホ
モ接合が形成されるため界面準位は存在しない。そ・の
上、ホモ接合界面にも、(me−8i ) −(p c
−8,i )間の境界にも不要な酸化膜は形成されない
ので、界面準位、酸化膜に起因した残像・留像は発生し
ない。
(2) Since (m/p) C-8i is simultaneously grown by epitaxial growth, a perfect crystal homojunction is formed on the surface of the storage diode region, so that no interface state exists. Moreover, at the homozygous interface, (me-8i) −(p c
Since no unnecessary oxide film is formed on the boundary between -8, i), no afterimage or retained image due to the interface state or the oxide film occurs.

■ (m/p ) c−S i同時成長領域で形成され
る光電変換部にはpin型PD、min型PD。
(m/p) A pin type PD and a min type PD are used in the photoelectric conversion section formed in the c-S i simultaneous growth region.

37 べ−′ n1pn型PTなどの構造が用途に応じて自由に選択で
きる。
37 Be-' The structure of n1pn type PT can be freely selected depending on the application.

■ 従来から存在する撮像素子のPDi面ケ露出する事
ニより(m/I) ) C−8i同時成長が実現できる
ので、極めて汎用性に冨んだ技術である。
(2) Since it is possible to simultaneously grow C-8i (m/I) by exposing the PDi surface of a conventional image sensor, it is an extremely versatile technology.

■ (、m/p ) c−8i同時成長を実現するエピ
タキシャル成長は、バイポーラICで用いられている方
法と同じであるから、製造上の困難さは全くない。
(, m/p) Since the epitaxial growth that realizes the simultaneous growth of C-8i is the same as the method used in bipolar ICs, there is no manufacturing difficulty at all.

などの特徴が得られ、その工業的効果は大きい。It has the following characteristics, and its industrial effects are great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図falは本発明における第1の実施例の固体撮像
装置の光電変換部近傍の断面図、(blは上面図、(c
lは等価回路図、(diは主要部概略図、(elij熱
平衡状態のエネルギー・バンド図、(flは動作状態の
エネルギー・バンド図、((Jlは撮像装置の回路構成
図、第2図はMO8型撮像素子を用いた積層型撮像装置
の光電変換部の断面図、第3図はCCD型撮像素子ケ用
いた積層型撮像装置の光電変換部の断面・図、第4図(
al 、 (bl 、 (clは第1図に示した第1の
実38ペーノ 施例の製造方法を示す断面図、第5図1a)は本発明の
(m/p)c−3t成長層の厚みを決めるために必要な
光吸収係数と波長の関係図、(blは空乏層幅と量子効
率の関係図、第6図は本発明の第2の実施例の固体撮像
装置の光電変換部近傍の断面図、第7図(alは本発明
の第3の実施例の固体撮像装置の光電変換部近傍の断面
図、(blは主要概略図、(clは熱平衡状態のエネル
ギー・バンド図、(dlは動作状態のエネルギー・バン
ド図、felは等価回路図、第8図(alは本発明の第
4の実施例の固体撮像装置の光電変換部近傍の断面図、
(blは等価回路図、(clは主要部概略図、同は熱平
衡状態のエネルギー・バンド図、(elは動作状態のエ
ネルギーバンド図、fflはエピタキシャル成長のアウ
ト・ディフュージョン、オート・ドーピングによる成長
層の不純物分布図、第9図(alは本発明の第5の実施
例の固体撮像装置の光電変換部近傍の断面図、(blは
主要部概略図、fclは熱平衡状態のエネルギー・バン
ド図、(dlは動作状態のエネルギーリ(ンド図、(e
lは等価回路図、fflはエビ成長ガス中のB B r
 3濃度と成長層39ハ、− の不純物濃度の関係図、第10図は本発明の第6の実施
例の固体撮像装置の光電変換部の断面図を示す。 1・・・・・p型シリコン基板、2.3・・・・・・ソ
ース。 ドレイン、5・・・・・・LOCO8酸化膜、6・・・
・・・多結晶Si ゲート電極、11・・・・・・多結
晶Si膜、12・・・・・・単結晶Si領域、13・・
・・・・多結晶S1領域、18・・・・・・蓄積ダイオ
ード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名−対 第1図 第1図 ぐンY針W 区        達針次酢■壽χ U〕 (96)(d−t)/メツ/Q1.)l:Ii3  W
nlNVf)e(ど−lン を十妊謙り 区        6 第6図 第7図 Oり                       
                  −第8図 χ冗長層4【衝t−弾距高悸Cメml 第9図 h−III))スpHswtyUllali; 区
FIG. 1 fal is a cross-sectional view of the vicinity of the photoelectric conversion section of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, (bl is a top view, and (c
l is an equivalent circuit diagram; FIG. 3 is a cross-sectional view of the photoelectric conversion section of a stacked image pickup device using an MO8 type image sensor, and FIG.
al, (bl, (cl is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the first practical 38-peno embodiment shown in FIG. 1, FIG. 5 1a) is the (m/p) c-3t growth layer of the present invention. A diagram showing the relationship between the optical absorption coefficient and wavelength necessary to determine the thickness, (bl is a diagram showing the relationship between the depletion layer width and quantum efficiency, and FIG. 6 is a diagram showing the vicinity of the photoelectric conversion section of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of the photoelectric conversion section of a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention, (bl is a main schematic diagram, (cl is an energy band diagram in a thermal equilibrium state, dl is an energy band diagram in the operating state, fel is an equivalent circuit diagram, and FIG.
(bl is an equivalent circuit diagram, (cl is a schematic diagram of the main part, the same is an energy band diagram in a thermal equilibrium state, (el is an energy band diagram in an operating state, ffl is an out-diffusion of epitaxial growth, and a diagram of a growth layer due to auto-doping. Impurity distribution diagram, FIG. 9 (al is a sectional view near the photoelectric conversion part of the solid-state imaging device of the fifth embodiment of the present invention, (bl is a schematic diagram of the main part, fcl is an energy band diagram in a thermal equilibrium state, ( dl is the energy link diagram in the operating state, (e
l is equivalent circuit diagram, ffl is B B r in shrimp growth gas
FIG. 10 is a sectional view of a photoelectric conversion section of a solid-state imaging device according to a sixth embodiment of the present invention. 1...p-type silicon substrate, 2.3...source. Drain, 5...LOCO8 oxide film, 6...
...Polycrystalline Si gate electrode, 11...Polycrystalline Si film, 12...Single crystal Si region, 13...
... Polycrystalline S1 region, 18 ... Storage diode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person - Figure 1 Figure 1 Gun Y Hari W Ward Tatsushinjisu■juchi U〕 (96) (d-t)/Metsu/Q1. )l:Ii3 W
nlNVf)e
- Fig. 8 χ redundant layer 4

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電荷蓄積領域および前記電荷蓄積領域に蓄積され
た電荷に対応した信号読出し回路を有する半導体基板と
、前記電荷蓄積領域の一部に開孔部を有する様に前記半
導体基板上に設けられた絶縁層と、前記開孔部を除いた
前記絶縁層上に形成された遮光領域と、エピタキシャル
成長により前記開孔部を通して前記電荷蓄積領域の上に
形成される単結晶領域と前記遮光領域の上に前記単結晶
領域と同時に形成される多結晶領域とで光電変換領域を
形成する事を特徴とする固体撮像装置。
(1) A semiconductor substrate having a charge storage region and a signal readout circuit corresponding to the charge stored in the charge storage region, and a semiconductor substrate provided on the semiconductor substrate so as to have an opening in a part of the charge storage region. a light-shielding region formed on the insulating layer except for the opening, a single crystal region formed on the charge storage region through the opening by epitaxial growth, and a single crystal region formed on the light-shielding region through the opening. A solid-state imaging device characterized in that a photoelectric conversion region is formed by a polycrystalline region formed simultaneously with the single-crystalline region.
(2)エピタキシャル成長前に、遮光領域をおおう様に
多結晶領域を形成する事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。
(2) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a polycrystalline region is formed to cover the light-shielding region before epitaxial growth.
(3)光電変換領域の表面に透明電極が形成される事を
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
(3) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a transparent electrode is formed on the surface of the photoelectric conversion region.
(4)光電変換領域に、画素分離領域を設ける事を特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
(4) The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a pixel separation region is provided in the photoelectric conversion region.
(5)透明電極の下の光電変換領域上部に、電荷蓄積領
域とは逆導電型の第1領域を形成することを特徴とする
特許請求の範囲第3項記載の固体撮像装置。
(5) The solid-state imaging device according to claim 3, wherein a first region having a conductivity type opposite to that of the charge storage region is formed above the photoelectric conversion region under the transparent electrode.
(6)透明電極の下の光電変換領域上部に、電荷蓄積領
域と同じ導電型の第2領域を形成し、前記光電変換領域
下部に前記電荷蓄積領域とは逆導電型の第3領域を形成
する事を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の固体撮
像装置。
(6) A second region of the same conductivity type as the charge storage region is formed above the photoelectric conversion region under the transparent electrode, and a third region of the opposite conductivity type to the charge storage region is formed below the photoelectric conversion region. A solid-state imaging device according to claim 3, characterized in that:
JP60026959A 1985-02-14 1985-02-14 Solid-state image pickup device Pending JPS61187267A (en)

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