JPS6251256A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は固体撮像装置に係り、特にＡ−バーフロードレ
インを有する固体撮像装置に関する。

〔発明の技術的青用〕

固体ｍｌ像装置は小型、軽量、高信頼性等の特徴を有し
、特にビデオカメラ等に使用されているが、従来の固体
撮像装置の構成を第５図ないし第８図を参照して説明１
−る。

第５図は固体撮像装置の平面図を承りらので、感光領域
１内にはマトリクス状に配され、入射光を光電変換して
蓄積する感光画素部４が形成され、各列の感光画素の下
には共通の第２Ｐウエル領域３が形成されている。また
感光領域１外の一方側には感光領域から転送された電荷
を出力部に転送ηる水平レジスタ２が設【フられている
。

第６図は第５図の固体撮像装置のＸ−Ｘ′断面構造を示
す断面図であって、大きな素子分離領域１０で囲まれた
画素領域内のｎ型半導体基板５の表面近傍に所定のピッ
チでＰ型の素子分離領域９が形成され、この索子分離領
域間の領域に存在り−る感光画素部に対応して接合深さ
が浅く、低温１ａの第２Ｐウエル３おＪ、びこれに隣接
し、接合深さが深く、高ｍｌｌの第１Ｐつｒル６が形成
されている。第２ＰつＩル３内の基板５の表面には入射
光を光電変換して蓄積するｎ型の電荷蓄Ｖｉ層７が形成
され、第１ＰつＩル６内には電荷蓄積層７に蓄えられた
電荷を転送覆るための電荷転送ヂＶネル８が形成されて
いる。このＪ：うに電荷転送チ↑２ネル８が画素列間に
存在する構造はインターライン転送方式と称される。電
荷転送ヂ１７ネル８の上方には電荷蓄積層７に蓄えられ
た電荷を電信転送ブセネル８側へ読み出すと共に電荷を
転送さＵる２層構造の転送電極１２ａおよび１２ｂが設
けられ、これらの上方には絶縁層１１が形成され、さら
にその上には電荷蓄積層７に対応した部分のみ開口され
たアルミニウム等より成る光シールド層１３が形成され
ていて感光画素以外の場所に光がはいるのを防止してい
る。

また第７図は第５図にお１ノるＹ−Ｙ’断面図を示した
もので符号は第６図に対応さけである。これによれば、
電荷蓄積層７は第２Ｐウエル・３内に所定ビッグで形成
されていることがわかる。

このような構成の固体撮像装置では、電荷蓄積層７の下
に存在する第１ウエル３は接合深さが浅くしかも濃度の
低いＰ型不純物層となっているため、ｎ型基板５を高電
位にするように逆バイアス電圧を印加することによって
第２Ｐウエルを空乏化させることができ、このため、光
電変換により電荷蓄積層に蓄えられた過剰電荷はパンチ
スルー電流として基板５に排出される。

〔前頭技術の問題点〕

しかしながら、このような浅いＰウェルのために各種の
問題が生ずる。

すなわち、Ｐウェル領域のうち電荷蓄積層７の下部のみ
Ｐウェルの接合深さが浅く、低濃度となっており、その
周囲のＰウェルの接合深さが深く、高濃度となっている
ことに起因して感光領域周辺と中心部で感匪および蓄積
容量の相違が生ずる。

これは接合深さが浅く、濃度の低い第２Ｐウェルにはさ
まれた接合深さが深く濃度の高い第１Ｐウエルの不純物
は素子形成のための加熱■稈で第２１〕ウエルの方へ拡
散移動するが、感光領域中心部では第１Ｐウエルの不純
物は両側の第２］〕つ■ルに拡散するのに対し、感光領
域周辺部では片側の第２Ｐウエルのみに拡散することに
なるため、ｊの部分の第２Ｐウエルではそれにり内側の
部分Ｊ、りも接合深さが深く、また濃度も高くなること
に起因している。

この様子を第８図により説明すると、第８図（ｂ）にポ
リ画索部にお（プるボデフシ１？ル分布は周辺画素以外
の画素部では実線で示１曲線で表わされるが、周辺画素
部では破線で表わされる。これによれば周辺画素部では
それ以外の部分よりも飽和ポテンシャルが浅くなってい
ることがわかる。

しがって周辺画素部では第２Ｐウエルの空乏化が不十分
あるいは空乏化しなくなり、過剰電荷を基板にオーバー
フローできなくなることにより、ブルーミングと称され
る画像のにじみ現象をｌ？（来するという不都合がある
。

〔発明の目的〕

本発明はこのＪ、うな問題点を解決するためなされたも
ので、各感光画素の感磨おにび蓄積容量を均一化した固
体撮像装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため、本発明にかかる固体撮像装置にお
いては、入射光を光電変換して信号電荷を発生すると共
にこの信号電荷を蓄積する電荷蓄積層を伴った複数行複
数列の感光画素と、電荷蓄積層に蓄えられた信号電荷を
転送する転送手段と、各感光画素について設【Ｊられ、
これらの感光画素で発生した過剰電荷を排出する過剰電
荷排出手段と、感光画素のうち少なくとも両端の行およ
び／または列の感光画素−トを被うと共に他の感光画素
上で開口され、その他の部分を被う遮光手段とを備えて
おり、また他の本発明にかかる固体撮像装置においては
、入射光を光電変換して信号電荷を発生すると共にこの
信号電荷を蓄積する電荷蓄積層を、両端の行および列よ
りも少なくとも１行および／または１列内側に存在する
しのについて有する複数行複数列の感光画素と、電荷蓄
積層に蓄　　　　　　゛えられた信号電荷を転送する転
送手段と、各感光画素について設けられ、これらの感光
画素で発生した過剰電荷を排出する過剰電荷りｌ出手段
と、感光画素上で開口され、他の部分を被う遮光手段と
を備えている。

このような構成では周辺画素にお１ノる光電変換機能が
失なわれるため、素子全面で均一なボテンシャル分布が
得られ、感瘍および蓄積容量の均一化が達成できる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を幸照しながら本発明にかかる固体搬像装置
の実施例を詳細に説明する。なお従来例と同一の部分に
は同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

第１および第２図は本発明にかかる固体撮像装置の一実
施例の構成を示すｘ−Ｘ断面図およびＹ−Ｙ断面図であ
って、それぞれ第６図および第７図に対応するものであ
る。

これによれば、この実施例においては最端列および最端
行の電荷蓄積層７の上方にもアミルニウムの光シールド
層２１が形成されている。

このような構成では最端行および列の電荷蓄積層７には
光が光シールド層２１によって遮蔽さ、れるため到達せ
ず、光電変換が行なわれない。このため、この光電変換
が行なわれない電荷蓄積層下の第２Ｐウエル３が最端の
第１Ｐウエル６によって不純物濃度が高く、高ｍｌにな
っていたとしても第２Ｐウエルの状態の均一な画素から
のみ電荷が取出されることになり、不純物濃度のばらつ
きの影響は取出される電荷には現われない。

このような構造を得るには光シールド岬２１を形成する
際にアルミニウム層を蒸着形成後のパターニングのマス
クを周辺画素部で開口ｉ有しないようなパターンとすれ
ばよい。

第３図および第４図は本発明にかかる固体搬像装置の一
実施例の構成を示すＸ−Ｘ断面図およびＹ−Ｙ断面図で
あって、同様に第６図および第７図に対応するものであ
る。

この実施例では素子分離領域９ど大きな素子分離領域１
００間の最端の画素領域には、それより内方の画素領域
と異なって電荷蓄積領域が設置ノられていない。

このよ、うな構造では最端部の第２Ｐウエル形成部に電
荷蓄積層そのものがないため、光電変換機能を有してい
ない。したがって第２ＰつＩルの状態が均一な、最端部
を除いた画素からのみ電荷が取出されることになり、不
純物濃瘍のばらつきの影響は取出される電荷には現われ
ない。

このような構造を得るには、電荷蓄積層を形成するため
の不純物イオン注入用のレジストパターンを最端行およ
び列について開口を有さないパターン゛とすればよい。

以上の各実施例では電荷蓄積層下の光シールド層の形成
あるいは電荷蓄積層の除去にＪ：る光電変換機能の喪失
は最端の１行および／または１列の画素に限られていた
が、これに限ることなく数行及び数列にわたるようにし
てもよい。

また、実施例でＧｅｔ　ＣＯＤを用いたインターライン
転送方式の固体撮像素子となっているが、他の種類の電
荷転送素子（ＣＴＤ）を用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば画素がマトリックス状に配
設された固体撮像素子の最端性および列の電荷蓄積層り
に光シールド層を設は光電変換機能を失なわせでいるの
で、電荷蓄積層下の不純物拡散層が隣接したより高濃度
の不純物拡散層により受ける濃度分布変動による性能の
低下、変動を防止することができる。

また、本発明によれば画素が７１−リツクス状に配設さ
れた固体撮像素子の最端性および列の電荷蓄積層下形成
せずに光電変換機能を失なわせているので、不純物濃瘍
分布変ｌ１１１こよる性能の低下、変動を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる固体搬像装置の最端列画素付近
の構造を示す断面図、第２図はこれと直角方向の最端行
画−Ａ付近のＩ！４造を示づ断面図、第３図は本発明に
かかる固体ｍｌｌ！Ｊ！装同の第１図と同−情ｌにおけ
る断面図、第４図１ｆイの第２図と同−位置におＧＪる
断面図、第５図は固体搬像装置の平面図、第６図は従来
の固体顕像装置の第１図および第３図と同−位置におＬ
ノ？ｒｒ　ｌＩｉ而図面第７図は従来の固体顕像装置の
第２図おＪ：び第４図と同一位置にお（−）る断面図、
第８図は画素部におＧｌるポテンシャル分布を示すグラ
フである。 １・・・感光領域、２・・・水平レジスタ、３・・・第
２Ｐウエル、４・・・感光画素部、５・・・基板、６・
・・第１Ｐウエル、７・・・電荷蓄積層、８・・・電荷
転送チＩ７ネル、９．１０・・・素子分離領域、１１・
・・絶縁層、１２ａ。 １２ｂ・・・転送電極、１３．２１・・・光シールド層
。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 図面の浄書（内容に変更なし） Ｉ ６１　図 ６２　囚 氾３　図 へ４　図 乙５　図 も６　ｚ 昆７　口 も８図　　′ 手続補正間（龍） 昭和６０年１２月７９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射光を光電変換して信号電荷を発生すると共にこ
   の信号電荷を蓄積する電荷蓄積層を伴った複数行複数列
   の感光画素と、 前記電荷蓄積層に蓄えられた信号電荷を転送する転送手
   段と、 前記各感光画素について設けられ、これらの感光画素で
   発生した過剰電荷を排出する過剰電荷排出手段と、 前記感光画素のうち少なくとも両端の行および／または
   列の感光画素上を被うと共に他の感光画素上で開口され
   、その他の部分を被う遮光手段と、を備えた固体撮像装
   置。 ２、遮光手段がアルミニウム膜である特許請求の範囲第
   １項記載の固体撮像装置。 ３、転送手段が電荷結合素子（ＣＣＤ）である特許請求
   の範囲１項記載の固体撮像装置。 ４、入射光を光電変換して信号電荷を発生すると共にこ
   の信号電荷を蓄積する電荷蓄積層を、両端の行および列
   よりも少なくとも１行および／または１列内側に存在す
   るものについて有する複数行複数列の感光画素と、 この電荷蓄積層に蓄えられた信号電荷を転送する転送手
   段と、 前記各感光画素について設けられ、これらの感光画素で
   発生した過剰電荷を排出する過剰電荷排出手段と、 前記感光画素上で開口され、他の部分を被う遮光手段と
   、 を備えた固体撮像装置。 ５、遮光手段がアルミニウム膜である特許請求の範囲第
   ４項記載の固体撮像装置。 ６、転送手段が電荷結合素子（ＣＣＤ）である特許請求
   の範囲第４項記載の固体撮像装置。