JPS62216262A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS62216262A
JPS62216262A JP61058638A JP5863886A JPS62216262A JP S62216262 A JPS62216262 A JP S62216262A JP 61058638 A JP61058638 A JP 61058638A JP 5863886 A JP5863886 A JP 5863886A JP S62216262 A JPS62216262 A JP S62216262A
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JP
Japan
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sections
high impurity
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Pending
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JP61058638A
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English (en)
Inventor
Mamoru Yasaka
守 家坂
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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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
    • H01L27/148Charge coupled imagers
    • H01L27/14831Area CCD imagers

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  • 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

(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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は高密度固体撮像装置に関する。
(従来の技術) 固体撮像装置は解像度向上のために画素部の高密度化が
進められ、現在、1/2インチ・イメージサイズ40万
画素程度の固体撮像装置が開発されている。
第4図(a)(b)は、従来の代表的な固体撮像装置で
あるインターライン転送型CCD撮像装置の構造を示す
平面図とそのA−A’断面図である。第1図(a)の平
面図では、説明をわかり易くするため、電極等は省略し
である。図において、21はp型Si!!板であり、そ
の表面に光電変換して信号電荷の蓄積を行うフォトダイ
オードを構成するn型1822が配列形成され、このフ
ォトダイオード配列に隣接して信号電荷読出しを行う垂
直CCDチャネルとなるn型層23が形成されている。
n型層22の周囲は、このn型層22の信号電荷をCC
Dチャネルであるn型層23に転送する転送部24を除
いて反転防止用のp+型層25および厚い素子分離絶縁
膜27からなる素子分離領域となっている。この様な拡
散層が形成された基板上にはゲート絶縁M26を介して
二層多結晶シリコン躾による転送電極が形成されている
第4図(b)に見える転送電極29は第21i!多結晶
シリコン膜であり、これはCCD転送電極と同時にn型
1122の信号電荷をCCDチャネルのn型w123に
転送するためのフィールド転送電極を兼ねている。更に
この基板上にはCVD酸化膜3oが形成され、この上に
垂直CCD部を覆う遮光膜31が形成され、その上に保
護1132が形成されている。
この様なCCD撮像装置において、特に画素の高密度化
を図る場合、製造上いくつかの問題が挙げられるが、そ
の一つに素子分離領域の形成方法がある。画素間の素子
分離領域は第4図(a)に斜線を施して示したが、通常
ここには厚い素子分離絶縁膜27が形成される。ところ
が厚い素子分離絶縁膜27を形成すると基板表面に応力
が働くことが知られている。この応力がある限界値以上
に達すると基板内に欠陥が発生し、その結果リーク電流
が増大する。このリーク電流は撮像画面上で白点状の画
像欠陥として現れ、画質劣化の原因となる。
発明者らの実験によれば、上述の応力に起因する欠陥の
発生は場所依存性があり、フォトダイオードを構成する
n型層22の周辺部、即ち第1図(a)に破線で示した
領域33に集中する。これは、n型層22のほぼ四方が
素子分離絶縁1127で囲まれているため、応力集中が
大きい結果と思われる。またこの欠陥は、例えば1/2
インチ・イメージサイズ20万画素程度(一画素セルの
大きさが10μ瓦×17μm程度)のm像装置では殆ど
発生しないのに対し、1/2インチ・イメージサイズ4
0万画素程度(一画素セルの大きさが10μmx8.5
μm程度)の高密度撮像装置で多発している。つまり前
述の欠陥の発生頻度は、素子分離領域の形状および画素
の大きさに大きく依存する。固体撮像装置の一層の高密
度化を図るためには、この欠陥の発生を抑制することが
極めて重要になる。
一方素子分離は、厚い素子分離絶縁膜を用いず高不純物
濃度層のみで構成することも可能である。
この素子分離法では前述のような欠陥は発生しない。し
かしこの素子分離法は厚い素子分離絶縁膜を設ける場合
に比べて反転電圧が低く、素子分離能力が不十分である
。例えば水平方向の画素間の素子分離、即ち、フォトダ
イオードと、その信号電荷を読み出すCCD転送部とは
反対側に接するCCD転送部との間の素子分離が不十分
であると、信号電荷のクロストークが発生し、撮像画面
上ではブルーミングとなって現れて画質低下をもたらす
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来の素子分離構造では、固体搬像装置を
更に高密度化しようとすると良好な画質を得ることがで
きない、という問題があった。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明にかかる固体m像装置は、信号電荷蓄積部の周囲
の素子分離領域を、反転防止用の高不純物濃度層と厚い
素子分離絶縁膜からなる部分と、反転防止用の高不純物
濃度層のみからなる部分との組合わせにより構成したこ
とを特徴とする。
(作用) 本発明によれば、例えば十分な素子分離が必要とされる
水平方向の画素間の素子分離領域には高不純物濃度層と
厚い素子分離絶縁膜を設け、他の素子分離領域は高不純
物濃度層のみとすることによって、応力集中を効果的に
抑制することができる。これにより、固体撮像装置を高
密度化した場合にもクロストークによるブルーミングの
発生が少なくなり、しかも、応力集中による白点状の画
像欠陥の発生を抑制することができる。
(実施例) 以下本発明の詳細な説明する。
第1図<a)(b)および第2図(a)(b)は一実施
例のインターライン転送型CCDl1像装置の構造を示
す。第1図(a)は素子分離領域と拡散層が形成された
状態の平面図、同図(b)はその上に転送N極が形成さ
れた状態の平面図であり、第2図(a)、(b)はそれ
ぞれ第1図(b)のA−A’ 、B−B’断面図である
。p型3i基板1に、フォトダイオードを構成するn型
層2が複数個配列形成され、このn型N2の垂直方向配
列に沿って信号電荷読出しを行う垂直CCDのチャネル
を構成するn型層3が形成されている。各n型層2の周
囲は、信号電荷をCCDチャネルに転送する転送部4を
除いて素子弁lIltwA域となっている。この素子分
離領域には反転防止用の高不純物濃度層であるp+型1
5が形成され、このp型1l15上の一部に厚い素子分
離絶縁!lI7が形成されている。即ち素子分離領域の
うち、第1図(a)に斜線を施して示した水平方向の画
素分離を行う部分を、p+型層5とこの上に形成された
厚い素子分離絶縁H7とから構成し、それ以外の部分は
p1型層5のみにより構成している。こうして素子分離
領域と拡散層が形成された基板上に、ゲート絶縁膜61
.62を介して二層多結晶シリコン膜による転送電極8
,9が形成されている。第2層多結晶シリコン膜による
転送if極9は、垂直CCD転送電極と同時にフォトダ
イオードの信号電荷をCCDチャネルに転送する電極を
兼ねている。そして、平面図では省略したが、この上に
CVD酸化膜10を介してAffill等を用いた遮光
膜11が形成され、この上に保護膜12が形成されてい
る。
この実施例によれば、厚い素子分離絶縁膜7はフォトダ
イオードのn型層2の垂直方向配列に沿ってストライブ
状に形成されているのみである。
従ってn型l112を小さくして画素を高密度化した場
合にも応力の集中が少なく、欠陥発生によるリーク電流
の増大が防止され、画質の向上が図られる。
垂直方向の画素分離、即ちn型層2の垂直方向の素子分
離はn型層5のみであり、信号電荷のクロストークが危
惧されるが、これは次のような理由により殆ど問題ない
。即ちこのCCDII象装置は、フィールド転送期間に
は第1層転送電極8には負又は零の電圧が印加され、第
2層転送電橋9には正のフィールド転送パルスが印加さ
れる。またこれ以外の期間には第1層および第2層転送
電極8,9には零から負のクロックパルスが印加される
。そして、p+型層5のみによる素子分離領域は常に零
又は負の電圧が印加される第1層転送電極8により電位
制御されるため、基板表面が反転することはない。従っ
て垂直方向のn型層2間はn型115のみで十分に分離
され、クロストークが生じることはない。同様にn型層
2とその信号電荷が転送されるCCDチャネルのn型層
3間も、フィールド転送時以外は確実に分離される。水
平方向の画素間の素子分離はp+型層5と厚い素子分離
絶縁[117により行なわれるから、フィールド転送期
間に第21転送電極9に正の電圧が印加されても反転が
生じないようにすることができる。
以上のようにしてこの実施例によれば、厚い素子分離絶
縁膜を用いることによる応力集中を効果的に抑制して、
欠陥の発生を防止することができ、また画素間の信号電
荷のりOストークをも抑制することができる。従って白
点状の画像欠陥やブルーミングの少ない高密度ccom
*装置が得られる。
第3図は本発明の他の実施例のCCO**装ばを、第1
図(a)に対応させて示す平面図である。
この実施例では、斜線を施して示したようにp◆型層5
と素子分離絶縁膜7を用いた部分を、垂直方向に隣接す
るn型112の間にまで設けている点で先の実施例と異
なるが、素子分離領域に2種の構造を利用する点で基本
的に先の実施例と同じである。従ってこの実施例によっ
ても、先の実施例と同様の効果が得られる。
本発明は上記した実施例に限られるものではなく、種々
変形して実施することができる。例えば、実施例ではイ
ンターライン転送型CCD撮像装置を説明したが、信号
電荷読出し部がMOS型である撮像装置や、光電変換部
としてフォトダイオードと別に、基板上にa−3i膜等
の光電変換膜を積層した積層型撮像装置にも同様に本発
明を適用することができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、素子分離領域を改良
することによって特に画素を高密度化した場合の応力集
中に起因する画像欠陥の発生を抑制し、ブルーミングを
抑制した高画質の固体撮像装置を実現することができる
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は本発明の一実施例のCCD撮像
装置におけるそれぞれ拡散層形成状態および転送電極形
成状態の平面図、第2図(a)。 (b)は第1図(b)のそれぞれA−A’ 、B−B′
断面図、第3図は他の実施例のCCDl1像装置の第1
図(a)に対応する平面図、第4図(a)、(b)は従
来のCCD1li像装置の平面図とそのA−A’断面図
である。 1・・・p型Si基板、2・・・n型[1(フォトダイ
オード)、3・ n型Fm (CCDチャネル”) 、
5 ・・・p+型層(反転防止層)、61.62・・・
ゲート絶縁膜、7・・・素子分離絶縁膜、8・・・第1
111転送転送電極、9・・・第2層転送電極、10・
・・CVD酸化躾、11・・・遮光膜、12・・・保1
i1膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 N   り ooala)   。。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に、光電変換された信号電荷を蓄積す
    る複数の蓄積部と、各蓄積部の信号電荷を読出す読出し
    部とが配列形成された固体撮像装置において、前記各蓄
    積部の周囲の素子分離領域を、反転防止用の高不純物濃
    度層とこの上に形成された厚い素子分離絶縁膜からなる
    部分と、反転防止用の高不純物濃度層のみからなる部分
    とから構成したことを特徴とする固体撮像装置。
  2. (2)前記各蓄積部とその信号電荷読出しを行う読出し
    部と反対側の読出し部との間の素子分離領域を反転防止
    用の高不純物濃度層と厚い素子分離絶縁膜により構成し
    、各蓄積部間および蓄積部とその信号電荷読出しを行う
    読出し部との間の素子分離領域を反転防止用の高不純物
    濃度層のみにより構成した特許請求の範囲第1項記載の
    固体撮像装置。
  3. (3)前記各蓄積部とその信号電荷読出しを行う読出し
    部と反対側の読出し部との間、および各蓄積部間の素子
    分離領域を反転防止用の高不純物濃度層と厚い素子分離
    絶縁膜により構成し、各蓄積部とその信号電荷読出しを
    行う読出し部との間の素子分離領域を反転防止用の高不
    純物濃度層のみにより構成した特許請求の範囲第1項記
    載の固体撮像装置。
  4. (4)前記蓄積部がフォトダイオードであり、読出し部
    がCCDである特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装
    置。
JP61058638A 1986-03-17 1986-03-17 固体撮像装置 Pending JPS62216262A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992003850A2 (en) * 1990-08-13 1992-03-05 Eastman Kodak Company Image sensor having transfer gate between the photodiode and the ccd element
US5841176A (en) * 1996-03-01 1998-11-24 Foveonics, Inc. Active pixel sensor cell that minimizes leakage current
JP2006049611A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Iwate Toshiba Electronics Co Ltd Cmosイメージセンサ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992003850A2 (en) * 1990-08-13 1992-03-05 Eastman Kodak Company Image sensor having transfer gate between the photodiode and the ccd element
US5841176A (en) * 1996-03-01 1998-11-24 Foveonics, Inc. Active pixel sensor cell that minimizes leakage current
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