JPS6233454A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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Publication number
JPS6233454A
JPS6233454A JP60173798A JP17379885A JPS6233454A JP S6233454 A JPS6233454 A JP S6233454A JP 60173798 A JP60173798 A JP 60173798A JP 17379885 A JP17379885 A JP 17379885A JP S6233454 A JPS6233454 A JP S6233454A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
polycrystalline silicon
solid
epitaxial layer
silicon layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP60173798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihisa Kusuda
幸久 楠田
Toru Konuma
小沼 徹
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.)
Hitachi Denshi KK
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Denshi KK filed Critical Hitachi Denshi KK
Priority to JP60173798A priority Critical patent/JPS6233454A/en
Publication of JPS6233454A publication Critical patent/JPS6233454A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a solid-state image pickup device having a reduced pixel size and an increased opening factor, by taking out photo current generated from a photo diode formed by a semiconductor substrate with a first conductive type and a diffusion region with a second conductive type, from a wiring conductive member. CONSTITUTION:Since a polycrystalline silicon layer 5 to be used for wiring is formed on an element separating insulating film 3 in a trench 4, there does not exist height difference between the upper face of the epitaxial layer 2 and the upper face of the polycrystalline silicon layer 7, defining a planar surface. Moreover, since the trench 4 for separating between bits is deep so that it can reach the N<+> buried layer 1 passing through the epitaxial layer 2, the photo charges generated at each photodiode Dh can not flow into another bit. That is, the photo charges generated at each bit can be taken out as the photo charges within the bit, so that cross talk between bits can be eliminated to improve reliability of the solid-state image pickup device.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、固体撮像装置に係り、特に、各画素ごとに増
幅機能を有する固体撮像装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a solid-state imaging device, and particularly to a solid-state imaging device having an amplification function for each pixel.

〔背景技術〕[Background technology]

第13図乃至第16図は、従来の増幅機能を有する固体
撮像装置におけるフォトダイオード及び読み出しスイッ
チの一画素部分を説明するための図であり、第13図は
、この固体撮像装置の概略構成を示す平面図、第14図
は、第13図のA−A切断線における断面図、第15図
は、第13図の等価回路図、第16図は、第13図に示
す固体撮像装置の動作を説明するための波形図である。
13 to 16 are diagrams for explaining one pixel portion of a photodiode and a readout switch in a conventional solid-state imaging device having an amplification function, and FIG. 13 shows a schematic configuration of this solid-state imaging device. 14 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 13, FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of FIG. 13, and FIG. 16 is an operation of the solid-state imaging device shown in FIG. 13. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining.

第13図乃至第16図において、1は、N+高濃度埋込
み層、2はN−エピタキシャル層、60はP+拡散層、
901,902はN+拡散層である。1は電源電圧に設
定され、前記P+拡散層901をエミッタ、前記P+拡
散層60をベース、N−エピタキシャル層2をコレクタ
とするトランジスタQOのコレクタ電源となる。トラン
ジスタQoのベース60とコレクタ2との間は、フォト
ダイオードDoとしても兼用している。6そして、ベー
ス60と、N+拡散M902との間に接合容量COが形
成されている。また、トランジスタQ。
In FIGS. 13 to 16, 1 is an N+ buried layer, 2 is an N- epitaxial layer, 60 is a P+ diffusion layer,
901 and 902 are N+ diffusion layers. 1 is set to the power supply voltage, and becomes the collector power supply of the transistor QO, which has the P+ diffusion layer 901 as the emitter, the P+ diffusion layer 60 as the base, and the N- epitaxial layer 2 as the collector. The space between the base 60 and collector 2 of the transistor Qo also serves as a photodiode Do. 6. A junction capacitance CO is formed between the base 60 and the N+ diffusion M902. Also, transistor Q.

のエミッタ(N+拡散層)901には、第15図に示す
ように負荷抵抗RLが接続される。この種の固体撮像装
置は1例えば特願昭58−239767号明細書に記載
されている6 前記第13図乃至第15図に固体撮像装置の動作を、第
16図を用いて説明する。
A load resistor RL is connected to the emitter (N+ diffusion layer) 901 as shown in FIG. This type of solid-state imaging device is described in, for example, Japanese Patent Application No. 58-239767.6 The operation of the solid-state imaging device will be described in conjunction with FIGS. 13 to 15 with reference to FIG. 16.

第16図において、WlはN+拡散902に印加される
シフトレジスタからのアドレスパルスでアjJ、その振
幅は、GNDレベルから電圧V、、、まで設定される。
In FIG. 16, Wl is an address pulse from a shift register applied to N+ diffusion 902, the amplitude of which is set from the GND level to voltage V, .

読み出す際には、電圧v1.lに設定し、光電流を蓄積
している間は、GNDレベルに設定される。W2はトラ
ンジスタQoのベース60の電圧を示したものである。
When reading, the voltage v1. 1 and is set to GND level while photocurrent is being accumulated. W2 indicates the voltage at the base 60 of the transistor Qo.

W3はトランジスタQoのエミッタ901の波形であり
、光出力電圧を示している。まず、アドレスパルスW1
がV8に設定され、読み出しが終了している場合、トラ
ンジスタQOのエミッタ901はGNDレベルであり、
そして、ベース60は拡散電位V d pに設定される
。この後、アドレスパルスW□がGNDレベルに下がる
と、電圧W2は容量Coによる結合により電圧VdPか
ら、電圧■6だけ降下する。この降下電圧v8は、トラ
ンジスタQOのベース60に付加されている容量と、容
量COとの比で定まる。フォトダイオード容量をCph
、その他の寄生容量をC1とすると、電圧v8は1式(
%式% この後、光電流によってベース電位がVdp−vgから
徐々に上昇していく、蓄積時間中発生した光電荷量をQ
phとすると、上昇電圧Vphは、次の式(2)で表わ
すことができる。
W3 is the waveform of the emitter 901 of the transistor Qo and indicates the optical output voltage. First, address pulse W1
is set to V8 and reading is completed, the emitter 901 of the transistor QO is at the GND level,
The base 60 is then set to the diffusion potential V d p. Thereafter, when the address pulse W□ falls to the GND level, the voltage W2 drops by the voltage ■6 from the voltage VdP due to the coupling by the capacitor Co. This voltage drop v8 is determined by the ratio of the capacitance added to the base 60 of the transistor QO and the capacitance CO. Photodiode capacitance is Cph
, and other parasitic capacitances are C1, the voltage v8 is expressed as 1 equation (
% Formula % After this, the base potential gradually rises from Vdp-vg due to photocurrent, and the amount of photocharge generated during the accumulation time is Q.
ph, the increased voltage Vph can be expressed by the following equation (2).

Vph=Qph/ (Cph+Co+Ci)  ・”・
(2)で表わすことができる。そして、次の読み出し直
前のトランジスタQoベース60の電圧W2は、電圧V
 d p  V e + V phとなる1次の読み出
しでアドレスパルスW1が電圧v1.Iに上昇すると、
W2は電圧vllだけ上昇するため、瞬間的に電圧Vd
F+Vρhまで上昇する。この電位がトランジスタQ。
Vph=Qph/ (Cph+Co+Ci) ・”・
It can be expressed as (2). Then, the voltage W2 of the transistor Qo base 60 immediately before the next readout is the voltage V
In the primary read that becomes d p V e + V ph, the address pulse W1 becomes the voltage v1. As it rises to I,
Since W2 increases by the voltage vll, the voltage Vd momentarily increases.
It rises to F+Vρh. This potential is transistor Q.

のベースに印加されるため、ベース電流となって電荷が
流れさり、結局W2の電位は電圧VdPに再設定される
。従って、結局電圧Vphに相当する電荷Qphが取り
出される。この取り出しの時定数をτとすると、ベース
電流I8は1次の式4式% 流はベース電流■8にhFg倍されたものであり。
Since it is applied to the base of W2, charge flows as a base current, and eventually the potential of W2 is reset to voltage VdP. Therefore, a charge Qph corresponding to the voltage Vph is finally taken out. If the time constant of this extraction is τ, then the base current I8 is expressed by the first-order equation 4. The % current is the base current 8 multiplied by hFg.

負荷抵抗RLの両端電圧として取り出される。It is taken out as the voltage across the load resistor RL.

この光出力の電圧波形がW3であり、光出力電圧Vou
t、は1次の式(4)で表わされる。
The voltage waveform of this optical output is W3, and the optical output voltage Vou
t is expressed by linear equation (4).

倍して取り出されるため、S/Nが相当向上するという
大きな利点を有している。しかしながら、画素サイズを
小さくしていくことが層しいという問題があった。
Since the signal is multiplied and taken out, it has the great advantage of considerably improving the S/N ratio. However, there is a problem in that reducing the pixel size is expensive.

この理由は、P+拡散層60の中に、N+拡散層901
,902を形成しているため、そのマスクアライメント
の余裕を取る必要があることである。さらに、配線等に
より、受光サイズに制約を受け、それに画素間の分離領
域が機能していないため、開口率が小さくおさえられて
しまうという問題もあわせ持っている。
The reason for this is that there is an N+ diffusion layer 901 in the P+ diffusion layer 60.
, 902, it is necessary to provide a margin for mask alignment. Furthermore, there is also the problem that the light-receiving size is restricted by wiring and the like, and the separation area between pixels is not functioning, so the aperture ratio is kept small.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、前記問題点を除去するためになされたもので
あり、その目的は、画素サイズを小さく、かつ開口率を
大きくした固体撮像装置を提供することにある。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a solid-state imaging device with a small pixel size and a large aperture ratio.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

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。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、第1導電形半導体基板上に1画素を構成する
単位ビットを分離する分離溝を設け、該分離溝の下部に
絶縁体を設け、該分離溝の上部に配線用導電体を設け、
前記単位ビット部分の上部に第二導電形拡散領域を設け
、かつ前記配線用導電体と単位ビット部分側面とが接触
する領域に第一導電形高濃度拡散領域を設け、第一導電
形半導体基板と、前記第二導電形拡散領域で形成される
ホトダイオードから発生する光電流を前記配線用導電体
から取り出すように構成されたことを特徴とし、画素サ
イズを小さく、かつ開口率を大きくした固体撮像装置で
ある。
That is, a separation groove for separating unit bits constituting one pixel is provided on a first conductivity type semiconductor substrate, an insulator is provided in the lower part of the separation groove, a wiring conductor is provided in the upper part of the separation groove,
A second conductivity type diffusion region is provided above the unit bit portion, and a first conductivity type high concentration diffusion region is provided in a region where the wiring conductor and the side surface of the unit bit portion are in contact with each other, and a first conductivity type semiconductor substrate is provided. and a solid-state image pickup with a small pixel size and a large aperture ratio, characterized in that the photocurrent generated from the photodiode formed in the second conductivity type diffusion region is extracted from the wiring conductor. It is a device.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

以下、本発明の構成について、実施例とともに説明する
Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained along with examples.

なお、実施例を説明するための全図において。In addition, in all the figures for explaining an example.

同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返し
の説明は省略する。
Components having the same function are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

第1図は1本発明の一実施例の固体撮像装置における画
素の平面図、第2図は第1図のA−A切断線における断
面図、第3図は、第1図のB−B切断線における断面図
であり、第4図は、第1図の等価回路図である。なお、
第1図は1画素の構成を見易くするために素子分離用絶
縁膜以外の絶縁膜を図示していない。
1 is a plan view of a pixel in a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4 is a sectional view taken along a cutting line, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1. In addition,
In FIG. 1, insulating films other than the element isolation insulating film are not shown in order to make the configuration of one pixel easier to see.

第1図乃至第4図において、1はN++埋込み層、2は
N−型エピタキシャル層、3は画素間を分離するための
素子分離用絶縁膜である6なお。
1 to 4, 1 is an N++ buried layer, 2 is an N- type epitaxial layer, and 3 is an element isolation insulating film for isolating pixels.

第1図は、構成を見易くするために埋込み層1及びエピ
タキシャル層2を図示していない。この素子分離用絶縁
膜3は、エピタキシャル層2を貫通する溝4(引出し線
は溝4の壁面を指している)の内部に設けである。この
ため、前記N−型エピタキシャル層2は、第1図に示す
ように、素子分離用絶縁膜4によって、方形状に複数に
分割されている。5はN++多結晶シリコン層であり、
素子分離用絶縁膜3の上面に被着し、かつ第1図に示し
たようにパターンで設けである。また、N+型多結晶シ
リコン層5は、溝4の上端部に設けたものであって、エ
ピタキシャル層2の上面との間に高低差がな(平担にな
っている。
In FIG. 1, the buried layer 1 and epitaxial layer 2 are not shown to make the structure easier to see. This element isolation insulating film 3 is provided inside a groove 4 (the lead line points to the wall surface of the groove 4) that penetrates the epitaxial layer 2. For this reason, the N- type epitaxial layer 2 is divided into a plurality of rectangular parts by the element isolation insulating film 4, as shown in FIG. 5 is an N++ polycrystalline silicon layer;
It is deposited on the upper surface of the element isolation insulating film 3 and provided in a pattern as shown in FIG. Further, the N+ type polycrystalline silicon layer 5 is provided at the upper end of the trench 4, and there is no height difference between it and the upper surface of the epitaxial layer 2 (it is flat).

これらエピタキシャル層2.多結晶シリコン層5及び多
結晶シリコン層5から露出している素子分離用絶縁膜3
の上面を酸化シリ膜からなる保護膜6が覆っている。
These epitaxial layers 2. Polycrystalline silicon layer 5 and element isolation insulating film 3 exposed from polycrystalline silicon layer 5
A protective film 6 made of a silicon oxide film covers the upper surface of the device.

7はP+型拡散層、8はN+型型数散層ある。7 is a P+ type diffused layer, and 8 is an N+ type diffused layer.

N+型型数散層8.多結晶シリコン層5とエピタキシャ
ル層2の側壁との被着面の近辺に形成しである。P+型
拡散層7は、エピタキシャル層2の上面及び前記N+型
型数散層の周囲に形成しである。
N+ type scattered layer 8. It is formed near the surface where the polycrystalline silicon layer 5 and the sidewall of the epitaxial layer 2 are adhered. The P+ type diffusion layer 7 is formed on the upper surface of the epitaxial layer 2 and around the N+ type scattering layer.

P“型拡散層7のうちの7Aで示した部分をベース、N
+型型数散層8うちの8Aで示した部分をエミッタ、エ
ピタキシャル層2をコレクタとして、第4図に示したト
ランジスタQを構成している。コレクタ抵抗を減するた
め、N++埋込み層1が設けてあり、このN++埋込み
層1が電源電圧Vccに接続される。
The part indicated by 7A of the P" type diffusion layer 7 is the base, and the part indicated by N
The transistor Q shown in FIG. 4 is constructed by using the portion 8A of the + type scattering layer 8 as an emitter and the epitaxial layer 2 as a collector. To reduce the collector resistance, an N++ buried layer 1 is provided, and this N++ buried layer 1 is connected to the power supply voltage Vcc.

一方、N+型型数散層8うちの8Bで示した部分と、P
+型拡散層7のうちの7Bで示した部分とで容量Cを形
成し、またP+型拡散層7Bとエピタキシャル層2とで
フォトダイオードD bを構成している。すなわち、前
記P+型拡散層7Bは。
On the other hand, the part shown by 8B of the N+ type scattering layer 8 and the P
The portion indicated by 7B of the + type diffusion layer 7 forms a capacitor C, and the P+ type diffusion layer 7B and the epitaxial layer 2 constitute a photodiode Db. That is, the P+ type diffusion layer 7B.

容量Cの一方の電極であり、またフォトダイオードDh
のアノードである。さらに、P+型拡散層7Bは、トラ
ンジスタQのベース、すなわちP+型拡散層7Aと一体
形成である。このため、第4図に示したように、容量素
子Cの一方の電極及びフォトダイオードDhのアノード
は、配線を介さずにトランジスタQのベースに接続され
ている。
One electrode of the capacitor C, and also the photodiode Dh
is the anode of Further, the P+ type diffusion layer 7B is integrally formed with the base of the transistor Q, that is, the P+ type diffusion layer 7A. Therefore, as shown in FIG. 4, one electrode of the capacitive element C and the anode of the photodiode Dh are connected to the base of the transistor Q without any wiring.

多結晶シリコン層5のうち、多結晶シリコン層5Aが入
力端子であり、多結晶シリコン層5Bが光出力読み出し
ラインである。光読み出しライン5Bは、外付の負荷抵
抗R,に接続され、負荷抵抗RLを通して接地電位V 
s sに接続しである。
Of the polycrystalline silicon layers 5, the polycrystalline silicon layer 5A is an input terminal, and the polycrystalline silicon layer 5B is an optical output readout line. The optical readout line 5B is connected to an external load resistor R, and is connected to the ground potential V through the load resistor RL.
It is connected to ss.

光出力は負荷抵抗RLの両端電圧として取出される。゛ 第4図から理解できるように、トランジスタQ、容量C
、フォトダイオードDhで1ビツトを構成し、2ビツト
で1画素を構成している。また、一つの入力端子5Aに
2ビツトが接続しである。このため、一つの入力端子7
Aにアドレスパルスを入力すると、2ビツトの光電流が
取り出される。
The optical output is taken out as a voltage across the load resistor RL.゛As can be understood from Fig. 4, the transistor Q and the capacitance C
, photodiode Dh constitute one bit, and two bits constitute one pixel. Further, two bits are connected to one input terminal 5A. Therefore, one input terminal 7
When an address pulse is input to A, a 2-bit photocurrent is extracted.

以上の構成の説明から理解できるように、配線として用
いる多結晶シリコン層5は、溝4内の素予分離用絶縁膜
3の上に設けであるため、エピタキシャル層2の上面と
多結晶シリコン層7の上面との間に高低差がなく平担に
なっている。したがって、前記多結晶シリコン層5が、
光をさえぎることがないので、開口率を大きくすること
ができる。さらに、前記ビット間を分離している溝4が
、エピタキシャル層2を貫通しN+型埋込み層1まで達
する深いものであるため、それぞれのフォトダイオード
Dhで発生した光電荷が他のビットへ流れ込むことがな
い。すなわち、各ビットで発生した光電荷は、そのビッ
ト内の光電荷として取出されるため、ビット間のクロス
トークをなくして固体撮像装置の信頼性を向上すること
ができる。
As can be understood from the above description of the structure, the polycrystalline silicon layer 5 used as the wiring is provided on the pre-isolation insulating film 3 in the groove 4, so the upper surface of the epitaxial layer 2 and the polycrystalline silicon layer There is no difference in height between the top surface of 7 and the surface is flat. Therefore, the polycrystalline silicon layer 5 is
Since light is not blocked, the aperture ratio can be increased. Furthermore, since the groove 4 separating the bits is deep enough to penetrate the epitaxial layer 2 and reach the N+ type buried layer 1, the photocharge generated in each photodiode Dh does not flow into other bits. There is no. That is, since the photocharges generated in each bit are taken out as photocharges within that bit, it is possible to eliminate crosstalk between bits and improve the reliability of the solid-state imaging device.

なお1本実施例は複数のビットを一次元配列して構成し
た固体撮像装置について説明したが、前記−次元配列し
たビット列を複数並列に並べることにより、固体撮像装
置を構成してもよい6また9本実施例では、アドレスパ
ルスが印加される容量素子の容量値を大きくするため、
2ビツトで1画素を構成したが、1ビットI画素とじて
もよい。
Note that although this embodiment has described a solid-state imaging device configured by one-dimensionally arranging a plurality of bits, the solid-state imaging device may also be configured by arranging a plurality of bit strings in the above-mentioned -dimensional array in parallel. 9 In this embodiment, in order to increase the capacitance value of the capacitive element to which the address pulse is applied,
Although one pixel is made up of 2 bits, it may be made up of 1 bit I pixel.

次に1本実施例の固体撮像装置の製造方法を説明する。Next, a method of manufacturing the solid-state imaging device of this embodiment will be described.

第5図、第7図、第9図及び第11図は1本実施例の固
体撮像装置の製造工程中における画素の平面図であり、
第6図は第5図の、第8図は第7図の、第10図は第9
図の、第12図は第11図のそれぞれA−A切断線にお
ける断面図である。
5, 7, 9, and 11 are plan views of pixels during the manufacturing process of the solid-state imaging device of this embodiment,
Figure 6 is Figure 5, Figure 8 is Figure 7, Figure 10 is Figure 9.
In the figure, FIG. 12 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 11, respectively.

本実施例の固体撮像装置の製造方法は、まず、第5図及
び第6図に示した酸化シリコン膜9をエピタキシャルM
2の表面を酸化することによって全表面に形成し、さら
に前記酸化シリコン膜9の上にビットパターンのレジス
トマスク10を形成する。次に、レジストマスク10か
ら露出している酸化シリコン膜9をエツチングによって
除去し、この後レジストマスク10を除去する。
In the manufacturing method of the solid-state imaging device of this embodiment, first, the silicon oxide film 9 shown in FIGS.
A bit pattern resist mask 10 is further formed on the silicon oxide film 9 by oxidizing the surface of the silicon oxide film 2 . Next, the silicon oxide film 9 exposed from the resist mask 10 is removed by etching, and then the resist mask 10 is removed.

次に、残在する酸化シリコン1119をマスクとし。Next, the remaining silicon oxide 1119 is used as a mask.

異方性のドライエツチングによってエピタキシャル層2
をエツチングして、第7図及び第8図に示すように、埋
込み層1まで達する溝4を形成する。
Epitaxial layer 2 is formed by anisotropic dry etching.
As shown in FIGS. 7 and 8, grooves 4 reaching the buried layer 1 are formed by etching.

このエツチングによって、エピタキシャル層2はビット
パターンにパターニングされる。
By this etching, the epitaxial layer 2 is patterned into a bit pattern.

なお、第7図及び第8図においては溝4の壁面を指して
いる。以下の製造工程の説明に用いる図面においても同
様に溝4の壁面を指すことにする。
Note that in FIGS. 7 and 8, the wall surface of the groove 4 is indicated. In the drawings used to explain the manufacturing process below, the wall surface of the groove 4 will be referred to as well.

前記溝4を形成した後に1例えばCVDによって酸化シ
リコン膜を溝4内に埋込み、かつエピタキシャル層2の
上面を覆って形成した後に、その酸化シリコン膜を異方
性エツチングによって上面からエツチングして溝4内に
のみ残在させることにより、素子分離用絶縁膜3を形成
する。なお、前記異方性エツチングは、第8図に示した
ように。
After forming the trench 4, a silicon oxide film is buried in the trench 4 by, for example, CVD, and is formed to cover the top surface of the epitaxial layer 2. Then, the silicon oxide film is etched from the top surface by anisotropic etching to form the trench. The element isolation insulating film 3 is formed by leaving only the inside of the insulating film 4 . Note that the anisotropic etching is as shown in FIG.

エピタキシャル層2の上面が露出した後に、さらにエツ
チングを進行させて溝4上端部における素子分離用絶縁
膜3を除去する。これは、構成の説明で説明したように
、素子分離用絶縁[3の上に設けられる多結晶シリコン
層5とエピタキシャル層2との間に段差ができないよう
にするためである。次に、例えば熱拡散等によりボロン
(B)等のp型不純物をエピタキシャル層2内に4人し
て第9@及び第10図に示すように、P“型拡散層7を
形成する。なお、第9図においては、P+型拡散層7の
パターンを理解し易くするために、そのP1型拡散層7
の下部のエピタキシャル層2を図示していない、前記P
+型拡散層7を形成した後に、CVD等によってN+型
多結晶シリコン層5をエピタキシャル層2及び素子分離
用絶縁膜3の上面全域に形成し、この後前記N+型多結
晶シリコン層5を異方性のドライエツチングによって上
面からエツチングして、第11図及び第12図に示した
ように、素子分離用絶縁膜3の上にのみ多結晶シリコン
M5を残存させる。前記多結晶シリコン層5のエツチン
グは、エピタキシャル層2の上面が露出するまで行い、
エピタキシャル層2と多結晶シリコン層5の間に段差が
ないようにする8なお、第11図においては多結晶シリ
コン層5のパターンを理解し易くするために、多結晶シ
リコン層5の下部の素子分離用絶縁膜3を図示していな
い。この後の製造工程は、第1図乃至第3図を用いて説
明する6前記のように、素子分離用絶縁膜3の上に残在
している多結晶シリコン層5を形成した後に、その多結
晶シリコン層5を第1図に示したように、エツチングに
よってパターニングする。エツチングのマスクは、例え
ばレジストを用いる。この後、アニールを施こすことに
より多結晶シリコン層S中のn型不純物、例えばリン(
P)をエピタキシャル層2中に拡散させることにより、
N+型型数散層8形成する。この後、CVD等による酸
化シリコン膜を多結晶シリコン層5、エピタキシャル層
2及び素子分離用絶縁膜3の上に堆積させて保護膜6を
形成する。
After the upper surface of the epitaxial layer 2 is exposed, etching is further progressed to remove the element isolation insulating film 3 at the upper end of the trench 4. As explained in the description of the structure, this is to prevent a step from being formed between the polycrystalline silicon layer 5 provided on the element isolation insulator [3] and the epitaxial layer 2. Next, four p-type impurities such as boron (B) are added into the epitaxial layer 2 by thermal diffusion or the like to form a P"-type diffusion layer 7 as shown in FIGS. 9 and 10. In FIG. 9, in order to make it easier to understand the pattern of the P+ type diffusion layer 7, the P1 type diffusion layer 7 is
The lower epitaxial layer 2 of P is not shown.
After forming the + type diffusion layer 7, an N+ type polycrystalline silicon layer 5 is formed on the entire upper surface of the epitaxial layer 2 and the element isolation insulating film 3 by CVD or the like, and then the N+ type polycrystalline silicon layer 5 is The polycrystalline silicon M5 is etched from the top surface by directional dry etching to leave the polycrystalline silicon M5 only on the element isolation insulating film 3, as shown in FIGS. 11 and 12. The polycrystalline silicon layer 5 is etched until the top surface of the epitaxial layer 2 is exposed.
There should be no step difference between the epitaxial layer 2 and the polycrystalline silicon layer 5.8 Note that in FIG. 11, the elements below the polycrystalline silicon layer 5 are The isolation insulating film 3 is not shown. The subsequent manufacturing process will be explained using FIGS. 1 to 3. As described above, after forming the polycrystalline silicon layer 5 remaining on the element isolation insulating film 3, The polycrystalline silicon layer 5 is patterned by etching as shown in FIG. For example, a resist is used as an etching mask. Thereafter, annealing is performed to eliminate n-type impurities in the polycrystalline silicon layer S, such as phosphorus (
By diffusing P) into the epitaxial layer 2,
An N+ type dispersed layer 8 is formed. Thereafter, a silicon oxide film is deposited by CVD or the like on the polycrystalline silicon layer 5, epitaxial layer 2, and element isolation insulating film 3 to form a protective film 6.

以上の説明から理解できるように、N−型エピタキシャ
ル!2からN++埋込み層1まで達する深い溝4を形成
し、この溝4に対して素子分離用絶縁膜3、P+型拡散
層7.N+型型数散層8N“型多結晶シリコン層5のそ
れぞれをセルファラインで形成したことにより、それら
の間にマスク合せ余裕が要らないので、画素及び素子分
離用絶縁膜3の微細化を図ることができる。すなわち。
As you can understand from the above explanation, N-type epitaxial! 2 to the N++ buried layer 1, and for this groove 4, an element isolation insulating film 3, a P+ type diffusion layer 7. Since each of the N+ type scattering layer 8N'' type polycrystalline silicon layer 5 is formed by self-line, there is no need for a mask alignment margin between them, so that the pixel and element isolation insulating film 3 can be miniaturized. It is possible, ie.

高集積化を図ることができる。High integration can be achieved.

前記製造方法では1画素の電極又は配線に多結晶シリコ
ン層5を用いたが、必ずしも多結晶シリコン層5に限定
されるものではなく、モリブデン(Mo)、タングステ
ン(W)等の高融点金属のシリサイド層を用いてもよい
。前記シリサイド層を電極又は配線して用いた場合にお
いても、そのシリサイド層中にリンあるいはヒ素等のn
型不純物を含有させておくことにより、N+型型数散層
7N゛型多結晶シリコン層5を用いて形成した場合と同
様の方法で形成することができる。
In the manufacturing method described above, the polycrystalline silicon layer 5 is used for the electrode or wiring of one pixel, but the polycrystalline silicon layer 5 is not necessarily limited to the polycrystalline silicon layer 5. A silicide layer may also be used. Even when the silicide layer is used as an electrode or wiring, n-containing substances such as phosphorus or arsenic are present in the silicide layer.
By containing type impurities, the N+ type scattering layer 7 can be formed by the same method as in the case of forming using the N' type polycrystalline silicon layer 5.

[効果] 以上説明したように、本発明によれば、画素の電極又は
配線として用いる多結晶シリコン層を素子分離用絶縁膜
が設けられる溝の上端部に設け。
[Effects] As described above, according to the present invention, a polycrystalline silicon layer used as a pixel electrode or wiring is provided at the upper end of a trench in which an element isolation insulating film is provided.

かつその多結晶シリコン層の上面がエピタキシャル層の
上面より高くならないようにしたことにより、前記多結
晶シリコン層が光をさえぎることがなくなるので、開口
率を大きくすることができる。
Moreover, since the upper surface of the polycrystalline silicon layer is not higher than the upper surface of the epitaxial layer, the polycrystalline silicon layer does not block light, so that the aperture ratio can be increased.

また、ビット間にエピタキシャル層を貫通し、さらにN
++埋込み層まで達する深い溝を設け。
In addition, the epitaxial layer is penetrated between bits, and N
++ Create a deep groove that reaches the buried layer.

この深い溝内番;絶縁物を埋込んで素子分離用絶縁膜を
形成したことにより、フォトダイオードで発生した光電
荷が他のビットへ流れ込むことがなくなるので、ビット
間のクロストークをなくして固体撮像装置の信頼性を向
上することができる6一方、前記エピタキシャル層から
N++埋込み層まで達する深い溝に対して、素子分離用
絶ml。
By filling this deep groove with an insulating material and forming an insulating film for element isolation, the photocharge generated in the photodiode will not flow into other bits, eliminating crosstalk between bits and forming a solid-state The reliability of the imaging device can be improved.6 On the other hand, for the deep trenches reaching from the epitaxial layer to the N++ buried layer, there is no room for device isolation.

N+型型数散層P+型拡散層、多結晶シリコン層のそ九
ぞれをセルファラインで形成したことにより、それらの
間にマスク合せ余裕が要らなくなるので、画素及び素子
分離用絶縁膜の微細化を図ることができる。
By forming each of the N+ type scattering layer P+ type diffusion layer and the polycrystalline silicon layer using self-line, there is no need for a mask alignment margin between them, so it is possible to reduce the fineness of the pixel and element isolation insulating films. It is possible to aim for

なお、本発明は、前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において種々変形し得るこ
とは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

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

第1図は、本発明の一実施例の固体撮像装置の画素の平
面図、 第2図は、第1図のA−A切断線における断面図、 第3図は、第1図のB−B切断線における断面図、 第4図は、第1図の等価回路図である。 第5図、第7図、第9図及び第11図は、本発明の一実
施例の固体撮像装置の製造工程中における平面図であり
、 第6図は第5図の、第8図は第7図の、第10図は第9
図の、第12図は第11図のそれぞれA−A切断線にお
ける断面図である。 第13図乃至9516図は、従来の固体撮像装置の問題
点を説明するための図である。 図中、1・・・N++埋込み層、2・・・N−型エピタ
キシャル層、3・・・素子分離用絶縁膜、4・・・溝、
5.5A、5B・・・N+型多結晶シリコン層、6・・
・保護膜、7・・・P+型拡散層、8・・・N+型型数
散層9・・・酸化シリコン膜、10・・・レジストマス
ク、Q・・・トランジスタ、Dh・・・フォトダイオー
ド、C・・・容量素子、RL・・・負荷抵抗である。
1 is a plan view of a pixel of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1, which is a sectional view taken along section line B. 5, 7, 9, and 11 are plan views during the manufacturing process of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention; FIG. 6 is a plan view of FIG. 5, and FIG. Figure 7 and Figure 10 are the 9th
In the figure, FIG. 12 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 11, respectively. FIGS. 13 to 9516 are diagrams for explaining problems in conventional solid-state imaging devices. In the figure, 1... N++ buried layer, 2... N- type epitaxial layer, 3... Insulating film for element isolation, 4... Groove,
5.5A, 5B...N+ type polycrystalline silicon layer, 6...
・Protective film, 7...P+ type diffusion layer, 8...N+ type scattering layer 9...Silicon oxide film, 10...Resist mask, Q...Transistor, Dh...Photodiode , C... Capacitive element, RL... Load resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電形半導体基板上に、画素を構成する単位
ビットを分離する分離溝を設け、該分離溝内に絶縁体を
設け、該分離溝内の絶縁体の上部に配線用導電体を設け
、前記単位ビット部分の上部に第二導電形拡散領域を設
け、かつ前記配線用物質と単位ビット部分側面とが接触
する領域に第一導電形高濃度拡散領域を設け、第一導電
形半導体基板と、前記第二導電形拡散領域で形成される
ホトダイオードから発生する光電流を前記配線用導電体
から取り出すように構成されたことを特徴とする固体撮
像装置。
(1) A separation groove for separating unit bits constituting a pixel is provided on the first conductivity type semiconductor substrate, an insulator is provided in the separation groove, and a conductor for wiring is provided above the insulator in the separation groove. a second conductivity type diffusion region is provided above the unit bit portion, and a first conductivity type high concentration diffusion region is provided in a region where the wiring material and the side surface of the unit bit portion are in contact with each other. A solid-state imaging device characterized in that the photocurrent generated from the photodiode formed by the semiconductor substrate and the second conductivity type diffusion region is extracted from the wiring conductor.
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