KR20080078541A - 고체 촬상 장치 및 촬상 장치 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 촬상 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080078541A
KR20080078541A KR1020080009014A KR20080009014A KR20080078541A KR 20080078541 A KR20080078541 A KR 20080078541A KR 1020080009014 A KR1020080009014 A KR 1020080009014A KR 20080009014 A KR20080009014 A KR 20080009014A KR 20080078541 A KR20080078541 A KR 20080078541A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
well region
imaging device
state imaging
conductivity type
Prior art date
Application number
KR1020080009014A
Other languages
English (en)
Inventor
코우이치 하라다
Original Assignee
소니 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 소니 가부시끼가이샤 filed Critical 소니 가부시끼가이샤
Publication of KR20080078541A publication Critical patent/KR20080078541A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices 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
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14887—Blooming 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

혼색(混色)을 방지하고, 또한 고감도를 얻어, 화소 사이즈를 미세화(微細化)하는 것을 가능하게 한다.
제1 도전형 반도체 기판(11)에 복수(複數)의 수광 화소를 배치(配設)한 이미지 에리어를 가지는 고체 촬상 장치(1)에 있어서, 반도체 기판(11)에 상기 수광 화소를 구성하는 수광 영역(23)과 광전 변환 영역(22)을 설치해서 형성되는 복수의 포토센서부(21)와, 상기 포토센서부(21)의 상기 광전 변환 영역(22)을 사이에 두고 상기 수광 영역(23)과 반대측에 형성되고, 오버플로 배리어를 형성하는 상기 제1 도전형과는 역(逆)의 제2 도전형의 제1 웰 영역(13)과, 상기 제1 웰 영역(13)을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역(22)과 반대측에 상기 포토센서부(21)에 대응하는 개소(箇所)를 제외시킨(뺀) 영역에 형성된 제2 도전형의 제2 웰 영역(14)과, 상기 제1 웰 영역(13)을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역(22)과 반대측에 상기 포토센서부(21)에 대응하는 영역에 형성된 제1 도전형 영역(15)을 가지는 것을 특징으로 한다.
고체 촬상 장치, 반도체 기판, 제1 웰 영역, 제2 웰 영역, 제1 도전형 영역, 포토센서부, 광전 변환 영역, 수광 영역.

Description

고체 촬상 장치 및 촬상 장치{SOLID STATE IMAGING DEVICE AND IMAGING APPARATUS}
본 발명은, 고체 촬상 장치 및 촬상 장치에 관한 것이다.
종래, 수광부에서의 잉여(餘剩; excess) 전자를 기판측으로 배출하고, 잉여 홀을 기판의 깊은(深) 개소(곳)에 설치한 P형 영역을 거쳐서, 기판 표면의 각 포토센서 주변에 설치된 채널 스톱부로부터 접지부(GND)로 배출하도록 한, 이른바 종형(縱型) 오버플로 드레인 방식의 고체 촬상 소자(고체 촬상 장치)가 제안되어 있다.
또, 잉여 홀의 일부를 기판 표면의 각 포토센서 주변의 채널 스톱부로부터 GND로 배출(이하, 루트 A라고 한다)하고, 나머지 잉여 홀을 오버플로 배리어 영역으로 이동시키고, 그 잉여 홀을 상기 오버플로 배리어 영역을 통해서 고체 촬상 소자의 외측부로 보내고, 이 외측부에 접속된 GND로 배출(이하, 루트 B라고 한다)하는 구조가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 구조의 경우, 접지부로부터 떨어진 장소에서는, 전압 강하(電壓降下)가 있기 때문에, 포토센서에서의 홀의 빼냄(拔; migration, drain; 배출, 이동시킴)이 늦어지며, 루트 B에서의 오버 플로 배리어 퍼텐셜이 유효 촬상 영역 주변부와 중앙부에서 변동하고, 포화 신호 전자수에 셰이딩을 일으키므로, 촬상한 화상의 화질 열화(劣化; degradation)를 초래한다고 하는 문제가 있다. 다시 말해, 이 문제를 해결하기 위해서는, 잉여 홀이 지나가는(통과하는) 길인 루트 B의 오버플로 배리어 영역의 저항을 저감시키는(내리는) 것에 의해, 홀이 루트 B를 지나가는 것에 의한 전압 강하를 억제하고, 오버플로 배리어 퍼텐셜이 이미지 에리어의 중심부와 주변부에서 변동하는 것을 억제할 필요가 있다.
이 오버플로 배리어 영역의 저항 저감을 위해서는, 오버플로 배리어 영역의 불순물 농도를 높게 하는 것이 생각된다. 그렇지만, 이 경우는 오버플로 배리어 영역이 중성(뉴트럴)화 해 버리기 때문에, 오버플로 배리어 영역을 공핍화(空乏化)시킬 수 없고, 대광량(大光量) 입사(入射)시에 블루밍의 문제가 발생한다.
한편, 상기 오버플로 배리어 영역의 불순물 농도를 저감시킨 경우, 오버플로 배리어 영역의 퍼텐셜이 높아지기 때문에, 오버플로 배리어 영역을 공핍화 할 수 있으므로, 대광량 입사시의 블루밍의 문제는 개선된다. 그렇지만, 오버플로 배리어 영역이 고저항화하고, 대광량 입사시에 셰이딩이 발생한다고 하는 문제가 있다.
즉, 특허 문헌 1에 기재된 발명에서는, 오버플로 배리어 영역을 공핍화시키는 것과 저저항화시키는 것을 양립할 수 없기 때문에, 포화 신호 전자수의 셰이딩 및 블루밍의 양쪽을 억제할 수가 없다고 하는 문제가 있었다.
한편, 고체 촬상 장치에서는, 다(多)화소화나 미세화의 진전에 의한 화소 사이즈의 축소에 수반해서, 수직 방향 및 수평 방향의 화소 사이가 좁아지는 경향이 현저하다. 이 때문에, 반도체 기판의 표면에만 형성된 채널 스톱 영역의 구조에서는 포토센서부에서 광전 변환된 전하가 인접 화소에 뒤섞이는 현상(이하, 혼색(混色)이라고 부른다)을 유효하게 방지할 수 없다. 이 때문에, 이러한 혼색을 방지하기 위해서, 화소 사이의 채널 스톱 영역이나 수직 전하 전송부의 하부(수직 전하 전송부에서, N형 영역에 형성된 수직 전하 전송 채널보다도 반도체 기판 표면으로부터 깊은 영역)에 형성된 P형 영역을 반도체 기판의 깊이 방향으로 깊은 영역까지 형성할 필요가 있다.
그래서, 채널 스톱 영역을 형성하는 P형 불순물을, 주입 에너지를 바꾼 복수회의 이온 주입에 의해서 형성하는 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 그렇지만, 이 방법을 이용한 경우, 깊이 방향으로 불순물 농도가 불균일(不均一; nonuniform)하게 되며, 균일한 불순물 농도의 채널 스톱 영역을 깊은 영역까지 형성하는 것이 곤란했다. 또, 화소 사이즈가 미세화하면, 각 포토센서 주변의 채널 스톱 영역을 구성하는 P+ 확산층에 의해서 전하의 통로(通道; path; 경로)가 좁아지는, 이른바 협(挾)채널 효과(narrow channel effect)가 발생한다.
특허 문헌 2에 기재된 방법을 이용한 경우, 상술한 바와 같이 채널 스톱 영역이 깊이 방향으로 불순물 농도가 불균일한 것으로 되어 버리고, 이것에 부가해서, 상기 협채널 효과가 발생하는 것에 의해, 그 부분의 퍼텐셜이 낮아지며, 또 오버플로 배리어 영역의 퍼텐셜의 극소점(極小点)이 기판 표면으로부터 얕은 위치로 시프트해 버린다.
따라서, 화소 사이즈가 작은 경우에는, 오버플로 배리어 영역을 기판 표면으로부터 깊은 위치에 형성하는 것이 곤란하게 된다. 또, 감도를 향상시키기 위해서 포토센서에 입사한 광에 의해서 광전 변환하는 영역을 넓게 하기 때문에, 상기 오버플로 배리어 영역은 기판 표면으로부터 어느 정도 깊은 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 상술한 바와 같이, 화소 사이즈가 작은 경우에는, 오버플로 배리어 영역을 깊은 위치에 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 고체 촬상 소자의 고감도화는 곤란하게 되는 문제가 있었다.
또, 채널 스톱 영역이 깊이 방향으로 불균일하게 되면, 퍼텐셜이 깊이 방향으로 물결친(波打; wavy) 형상으로 되어, 이 채널 스톱 영역으로부터 기판 표면측으로 잉여 홀을 빼내기(배출시키기) 위해서는 바람직하지 않다.
상술한 고감도화가 곤란하게 되는 문제와, 채널 스톱 영역이 불균일하게 되는 문제는, 화소 사이즈가 2㎛ 이하로 되면 특히 문제가 된다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 방법에서는 공정수가 증가한다고 하는 문제점이 있었다. 또, 채널 스톱부를 고에너지의 이온 임플란트(implantation)로 형성할 필요가 있기 때문에, 레지스트로 이루어지는 이온 주입 마스크를 두껍게 형성할 필요가 있으며, 후막(膜厚; thick)의 레지스트막을 미세 가공하는 것이 곤란하기 때문에, 화소의 미세화가 곤란하게 된다고 하는 문제점도 있었다.
또, 특허 문헌 1에는, 채널 스톱부를 실리콘 기판 표면으로부터 포토센서보다 깊은 위치에 걸쳐서 형성되어 있는 구조로 하는 것에 의해, 상기 루트 B를 따라서 이동시키는 홀의 일부를, 깊게 형성된 채널 스톱부로부터 기판 표면측의 GND로 배출(루트 C)시키는 발명이 개시되어 있다.
상술한 바와 같이, 화소 사이즈가 미세화한 경우에는, 특허 문헌 2에 기재된 방법을 이용해도 감도가 저하해 버리므로, 이 방법을 특허 문헌 1에 기재된 발명에 적용해도, 감도가 저하해 버린다. 따라서, 이 경우에는, 혼색을 방지하고, 또한 고감도를 얻는 것은 곤란하다. 따라서, 특허 문헌 2에 기재된 방법을 특허 문헌 1에 기재된 발명에 적용한 경우, 화소 사이즈의 미세화는 곤란하다고 하는 문제가 있었다.
다른 한편, 화소 사이즈가 미세화 한 경우에 감도가 저하해 버리는 것을 억제하는 수단으로서, 수광부 이외의 영역, 즉 수직 전송부 하(下)에서 광전 변환되는 것에 의해 얻어지는 전하에 대해서도 신호 전하로서 이용하도록 하는 것을 생각할 수 있다. 수직 전송부 하에서 광전 변환되는 것에 의해서 얻어지는 전하도 신호 전하로서 이용할 수가 있도록 하기 위해서, 예를 들면 특허 문헌 3에는, 제1 P웰 영역의 아래쪽(下方)에 N-형 불순물 영역을 거쳐서 제2 P웰 영역을 형성한 트윈 P웰 구조로 함과 동시에, 화소 분리를 위한 채널 스톱부를 제2 P형 웰 영역의 위치까지 깊게 형성하고, 해당(當該; 그) P형 웰 영역과 전기적으로 결합시키는 구조가 개시되어 있다. 이 경우에도, 채널 스톱부를 깊게 형성할 필요가 있다. 그 때문에, 특허 문헌 3에 기재된 방법을 적용해도, 상술한 바와 같은 특허 문헌 1에 기재된 발명에 특허 문헌 2에 기재된 방법을 적용한 경우와 마찬가지 문제가 있었다.
[특허 문헌 1]일본 특개(特開) 제2001-15729호 공보
[특허 문헌 2]일본 특개 제2004-165462호 공보
[특허 문헌 3]일본 특개 제2004-356157호 공보
본 발명의 해결하고자 하는 문제점은, 화소 사이즈가 미세화한 경우, 혼색을 방지하고, 또한 고감도를 얻는 것이 곤란하다는 점이다.
본 발명은, 혼색을 방지하고, 또한 고감도를 얻어, 화소 사이즈를 미세화하는 것을 과제로 한다.
청구항 1에 관계된 본 발명은, 제1 도전형 반도체 기판에 복수의 수광 화소를 배치한 이미지 에리어를 가지는 고체 촬상 장치에 있어서, 반도체 기판에 상기 수광 화소를 구성하는 수광 영역과 광전 변환 영역을 설치해서 형성되는 복수의 포토센서부와, 상기 포토센서부의 상기 광전 변환 영역을 사이에 두고 상기 수광 영역과 반대측에 형성되고, 오버플로 배리어를 형성하는 상기 제1 도전형과는 역의 제2 도전형의 제1 웰 영역과, 상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 개소를 제외시킨(뺀) 영역에 형성된 제2 도전형의 제2 웰 영역과, 상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 영역에 형성된 제1 도전형 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 1에 관계된 본 발명에서는, 제2 웰 영역이, 포토센서부에 대응하는 개소를 제외시킨 영역에 형성되기 때문에, 화소 사이즈를 미세화해도 혼색을 방지할 수가 있다. 또, 감도 및 분광(分光) 감도의 인가 전압 Vsub 의존성을 개선할 수가 있다. 즉, 제1 웰 영역보다도 깊은 위치에 제2 웰 영역이 있기(존재하기) 때문에, Vsub를 높게 해도, 퍼텐셜의 극소값의 위치가 제1 웰 영역에 있으며, 포토센서부 근방의 위치로 시프트하는 일이 없으므로, 고감도화와 함께 감도 및 분광 감도의 인가 전압 Vsub 의존성의 개선이 실현된다. 따라서, 화소 사이즈를 미세화해도, 혼색의 방지와 함께 고감도화와 함께 감도 및 분광 감도의 인가 전압 Vsub 의존성의 개선이 실현된다.
청구항 8에 관계된 본 발명의 촬상 장치는, 고체 촬상 장치를 촬상 소자에 이용한 촬영 장치에 있어서, 상기 고체 촬상 장치가 제1 도전형 반도체 기판에 복수의 수광 화소를 배치한 이미지 에리어를 가지고, 반도체 기판에 상기 수광 화소를 구성하는 수광 영역과 광전 변환 영역을 설치해서 형성되는 복수의 포토센서부와, 상기 포토센서부의 상기 광전 변환 영역을 사이에 두고 상기 수광 영역과 반대측에 형성되고, 오버플로 배리어를 형성하는 상기 제1 도전형과는 역의 제2 도전형의 제1 웰 영역과, 상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 개소를 제외시킨 영역에 형성된 제2 도전형의 제2 웰 영역과, 상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 영역에 형성된 제1 도전형 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 관계된 본 발명의 촬상 장치에서는, 본 발명의 고체 촬상 장치를 촬상 소자에 이용했기 때문에, 화소 사이즈가 미세화되어도, 혼색이 방지되고, 또한 고감도화와 함께 감도 및 분광 감도의 인가 전압 Vsub 의존성의 개선이 도모된다.
청구항 1에 관계된 본 발명의 고체 촬상 장치에 의하면, 화소 사이즈를 미세화해도 혼색이 방지되어 고감도화와 함께 감도 및 분광 감도의 인가 전압 Vsub 의존성의 개선이 도모되므로, 촬상한 화상의 고정세화(高精細化; higher definition), 고화질화가 가능하게 된다고 하는 이점이 있다.
청구항 8에 관계된 본 발명의 촬상 장치에 의하면, 촬상 소자에 이용한 고체 촬상 장치의 화소 사이즈를 미세화해도 혼색이 방지되어 고감도화와 함께 감도 및 분광 감도의 인가 전압 Vsub 의존성의 개선이 도모되므로, 촬상한 화상의 고정세화, 고화질화가 가능하다고 하는 이점이 있다.
청구항 1에 관계된 본 발명의 고체 촬상 장치에 관계된 1실시형태(제1 실시예)를, 도 1, 도 2, 도 3의 개략 구성 단면도(斷面圖), 도 4, 도 5의 평면 레이아웃도를 이용해서 설명한다. 또한, 도 1은, 도 4중의 X-X'선 단면의 개략을 도시하는 도면이며, 도 2는 도 4중의 Y-Y'선 단면의 개략을 도시하는 도면이다.
또, 도 1, 도 2, 도 4는, 본 발명의 고체 촬상 장치의 이미지 에리어내에 설치된 복수의 수광 화소중 하나의 수광 화소 부근의 개략을 도시하는 도면이며, 도 3은, 본 발명에 관계된 고체 촬상 장치의 이미지 에리어 외측부에 설치된 접지부 근방을 도시한 개략 구성 단면도이며, 도 5는, 고체 촬상 장치의 이미지 에리어 및 그의 외측부에 있는 접지부 부근의 개략을 도시하는 레이아웃도이다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 도전형(N형, 이하 제1 도전형을 N형으로 해서 설명한다) 반도체 기판(11) 위에, 제2 도전형(P-형, 이하 제2 도전형을 P형으로 해서 설명한다) 영역으로서 에피택셜 영역(12)이 형성되어 있다. 그 에피택셜 영역(12)은 CVD 등을 이용해서 에피택셜 성장시키는 것에 의해 형성된다. 상기 에피택셜 영역(12)내에는, 상기 에피택셜 영역(12)보다도 불순물 농도가 높은 오버플로 배리어로 되는 제2 도전형의 제1 웰 영역(13)이 형성되어 있다. 상기 제1 웰 영역(13)은 이온 주입에 의해서 형성된다.
또, 상기 에피택셜 영역(12)중 상기 반도체 기판(11)과 반대측의 표면에는, 고체 촬상 장치(1)에 입사한 광을 광전 변환하는 포토센서부(21)가 형성되어 있다. 이 포토센서부(21)는, N형 영역으로 이루어지는 광전 변환 영역(22)과, 그 광전 변환 영역(22)의 표층(表層; front layer)에 형성된 P+형 영역으로 이루어지는 홀 축적층인 수광 영역(23)으로 구성되어 있다.
상기 포토센서부(21)의 한쪽측(도 1에서)에는 판독출력부(readout part)(31)를 거쳐서 수직 전하 전송부(41)가 형성되어 있다. 이 수직 전하 전송부(41)는, N형 영역(42)으로 이루어지며, 그의 하부에는 P형 영역(43)이 형성되어 있다. 또, 상기 수직 전하 전송부(41)의 판독출력부(31)와는 반대측에는 P형 영역으로 이루어지는 채널 스톱 영역(51)이 형성되어 있다. 또, 상기 포토센서부(21)의 다른쪽측 (도 1에서)에도 채널 스톱 영역(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
상기 반도체 기판(11) 위에는, 상기 제1 웰 영역(13)과 이간(離間)해서, 상기 제1 웰 영역(13)보다 불순물 농도가 더 높은 제2 도전형(P형)의 제2 웰 영역(14)이 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 웰 영역(13)을 사이에 두고 광전 변환 영역(22)과 반대측에 상기 제2 웰 영역(14)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 제1 웰 영역(13)과 상기 제2 웰 영역(14) 사이에 제2 도전형 영역으로서 상기 에피택셜 영역(12)의 일부가 존재하고 있다. 상기 제2 웰 영역(14)은, 이온 주입에 의해 형성된다.
이에 더하여, 도 3 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 상기 고체 촬상 장치(1)에서는, 상기 포토센서부(21)가 매트릭스모양으로 배치된 이미지 에리어(5)를 가지고 있으며, 이 이미지 에리어(5)의 외측부에 접지부(71)를 구비하고 있다.
그리고, 상기 도 1, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 포토센서부(21)에 대응하는 개소를 제외시키도록 형성되어 있다. 즉, 제2 웰 영역(14)은 포토센서부(21)로서 기능하는 영역[예를 들면, 수광 영역(23)의 광 입사 영역]을 아래쪽으로 투영(投影)한 영역을 제외하도록 형성되어 있다.
따라서, 상기 제2 웰 영역(14)은, 복수의 상기 포토센서부(21)가 매트릭스모양으로 배치된 이미지 에리어(5)에 대응하는 영역에서, 그물코모양(網目狀; mesh)으로 형성되어 있다. 상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 포토센서부(21)에 대응하는 개소를 제외하도록 형성되어 있으면 좋고, 그물코모양으로 형성된 제2 웰 영역(14) 의 미형성(未形成) 영역에는, 제1 도전형 영역(15)이 형성되어 있다. 이 제1 도전형 영역(15)이 형성되어 있는 미형성 영역의 형상은, 직사각형(矩形; rectangle), 원형(圓形; circular shape), 장원형(長圓形; oval), 타원형(楕圓形; ellipse) 등, 여러 가지 형상을 채용할 수가 있다.
또, 상기 제1 도전형 영역(15)의 사이즈는, 포토센서부(21)보다 작은 것에 한정되지 않는다. 상기 포토센서부(21)보다 큰 영역(예를 들면, 포토센서부(21)와 함께, 판독출력부(31) 및 채널 스톱 영역(51)의 일부를 포함하는 영역)을 아래쪽으로 투영한 영역의 크기이더라도 좋다.
또, 상기 제2 웰 영역(14)은 그물코모양이 아니라, 열(列)방향 또는 행(行)방향으로 인접한 포토센서부(21)의 열 또는 행에 대응하도록 라인모양으로 상기 미형성 영역이 설치되어 있어도 좋다. 그리고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 인접한 포토센서부(21)에 대응하는 개소가 상기 미형성 영역으로 되도록, 그물코모양으로 제2 웰 영역(14)을 형성하는 경우에는, 인접하는 포토센서부(21)끼리의 혼색을 보다 억제할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.
또, 상기 포토센서부(21) 하에서 발생한 홀, 상기 포토센서부(21)의 아래쪽 이외, 예를 들면 상기 수직 전하 전송부(41) 하에서 발생한 홀은, 제2 웰 영역(14)을 흐른다. 즉, 홀은, 포토센서부(21)에 대응하는 개소에 배치된 제1 도전형 영역(15)의 주위(화소 사이)에 배치된 제2 도전형(P형)의 제2 웰 영역(14)을 흘러서, 이미지 에리어(5)의 외측부에 배치된 접지부(71)로 유입(流入)된다.
또, 상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 제1 웰 영역(13)을 넘어서 오버플로한 홀 이, 상기 이미지 에리어(5)의 외측부에 설치된 접지부(71)까지 흐르는 경로를 형성하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 제1 웰 영역(13)을 사이에 두고 광전 변환 영역(22)과 반대측의 영역으로서, 포토센서부(21)에 대응하는 개소를 제외시킨 영역을 지나가도록(통과하도록) 오버플로 전하의 일부를 흐르게 하고, 또 해당 오버플로 전하의 일부를 접지부(71)까지 흐르게 하는 경로가 형성되어 있다.
상기 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 제1 도전형 영역(15)은, 상기 그물코모양으로 형성된 제2 웰 영역(14)의 미형성 영역을 묻(埋)도록 형성되어 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 상기 포토센서부(21)에 대응하는 개소를 포함하도록 형성되어 있으면 좋다.
상기 제2 웰 영역(14)과 상기 제1 도전형 영역(15)은, 기판 표면으로부터의 깊이가 달라져 있어도 상관없지만, 상기 도 1에 도시하는 바와 같이, 동일한 깊이인 것이 바람직하다. 또한, 기판 표면이라 함은, 이하, 실질 에피택셜 영역(12) 표면을 말한다. 기판 표면으로부터의 깊이가 동일한 깊이인 경우, 잉여 홀을, 제2 웰 영역(14)에 흐르게 하고, 이미지 에리어(5)의 외측부에 설치한 접지부(71)로부터 외부로 배출한다. 또한, 잉여 전자를, 제1 도전형 영역(15)을 통해서 반도체 기판(11)측으로 배출하는 것을, 보다 효과적으로 행할 수가 있다. 한편, 상기 제2 웰 영역(14)보다도 상기 제1 도전형 영역(15)이 얕거나, 혹은 깊은 경우에는, 상기 제2 웰 영역(14)의 불순물(P형)이 제2 웰 영역(14)의 미형성 영역으로 확산되고, 그물코 부분과 미형성 영역 부분의 퍼텐셜차(差)가 작아지기 때문이다.
또, 상기 판독출력부(31) 및 상기 수직 전하 전송부(41)에서의 상기 에피택 셜 영역(12) 위에는, 절연막(도시하지 않음)을 거쳐서 전극(전송 전극과 판독출력 전극)(61)이 형성되어 있다. 또, 절연막(도시하지 않음)을 거쳐서 차광막(62)이 형성되고, 상기 포토센서부(21) 위에는 차광막(62) 위의 개구부(63)가 형성되어 있다.
다음에, 상기 고체 촬상 장치(1)의 제작 방법에 대해서, 이하에 설명한다.
우선, 제1 도전형 반도체 기판(11)의 표면에 CVD 등에 의해 에피택셜 성장시키는 것에 의해서 제2 도전형 에피택셜 영역(12)을 형성한다. 다음에, 상기 에피택셜 영역(12)의 소망의(원하는) 깊이의 위치에 이온 주입 등에 의해 제1 웰 영역(13), 제2 웰 영역(14) 및 제1 도전형 영역(15)을 형성한다. 그 다음에, 상기 에피택셜 영역(12) 표면 부근에 이온 주입 등에 의해 판독출력부(31), 광전 변환 영역(22), 수광 영역(23), P형 영역(43), N형 영역(42), 채널 스톱 영역(51)을 형성한다. 계속해서, 절연막, 전극(61), 차광막(62)을 형성한다.
상기 제2 웰 영역(14)은, 불순물 농도가 1×1016㎝-3 이상으로 되도록 형성된다. 이와 같은 높은 불순물 농도로 형성하는 것에 의해, 상기 제2 웰 영역(14)을 퍼텐셜이 낮은 영역으로 할 수가 있고, 상기 제1 웰 영역(13)을 넘어서 상기 제2 웰 영역(14)으로 흘러들어간(유입된) 홀이 상기 제2 웰 영역(14)을 흐르도록 할 수가 있다. 따라서, 상기 제2 웰 영역(14)으로 흘러들어간 홀을 상기 접지부(71)까지 흐르게 하고, 그 접지부(71)를 거쳐서 홀을 상기 고체 촬상 장치(1) 밖으로 배출할 수 있도록 된다. 또, 상기 제2 웰 영역(14)은 불순물 농도가 높고, 저저항이 기 때문에, 이러한 영역을 잉여 홀이 흐른 것에 의한 전압 강하를 억제할 수가 있다. 따라서, 오버플로 배리어 퍼텐셜이 이미지 에리어(5)의 중심부와 주변부에서 변동하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 포화 신호 전자수의 셰이딩을 억제할 수가 있다.
또, 상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 제1 웰 영역(13)보다도 불순물 농도가 1자리수 이상 높은 것이 바람직하다. 이것에 의해, 상기 제1 웰 영역(13)과 상기 제2 웰 영역(14)과의 퍼텐셜차를 적당히 형성할 수 있기 때문에, 잉여 홀이 상기 제1 웰 영역(13)을 넘어서 상기 제2 웰 영역(14)을 흘러서 이미지 에리어 외측부의 상기 접지부(71)로부터 외부로 배출되는 것을 보다 효과적으로 할 수가 있다.
상기 제1 웰 영역(13)의 불순물 농도는 1×1015㎝-3 정도로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 불순물 농도로 형성한 경우, 상기 제1 웰 영역(13)의 홀은 공핍화하므로, 오버플로 배리어로서 효과적으로 작용하고, 포토센서부(21)에서 발생한 잉여 전자를 이 포토센서부(21)에 대응하는 개소, 즉 제1 도전형 영역(15)을 거쳐서 효과적으로 반도체 기판측으로 배출할 수가 있다. 이것에 의해, 블루밍을 억제할 수 있다.
상기 제1 도전형 영역(15)의 불순물 농도는, 상기 제2 웰 영역(14)과 동일한 정도인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 불순물 농도가 높은 P형 영역(제2 웰 영역(14))과 불순물 농도가 높은 N형 영역(제1 도전형 영역(15))을 양쪽 모두 구비하고 있으므로, 오버 플로 배리어 영역인 제1 웰 영역(13)을 공핍화할 수 있고, 블루밍을 억제할 수가 있으며, 또한 잉여 홀이 흐르는 제2 웰 영역(14)을 저저항화 할 수 있고, 포화 신호 전자수의 셰이딩을 억제할 수가 있다.
따라서, 후술하는 바와 같이, 광전 변환된 전자 중 잉여의 것은, 제1 도전형 영역(15)을 거쳐서 반도체 기판(11)에 흐르지만, 반도체 기판(11)의 불순물 농도가 충분히 높은 경우에는, 이온 주입 등에 의해 제1 도전형 영역(15)을 형성하지 않아도 잉여 전자를 그물코모양으로 형성된 제2 웰 영역(14)의 미형성 영역을 거쳐서 반도체 기판(11)에 흐르게 할 수가 있다. 따라서, 반도체 기판(11)의 불순물 농도가 충분히 높은 경우에는, 상기 미형성 영역이 반도체 기판(11)과 동일한 도전형·불순물 농도이더라도 상관없다.
또, 제2 웰 영역(14)에 부가해서 제1 웰 영역(13)이 형성되어 있는 것에 의해, 감도 및 분광 감도의 기판 인가 전압 Vsub 의존성을 개선할 수가 있다. 즉, 제1 웰 영역(13)이 존재하지 않는 구조의 경우, Vsub를 높게 하면, 퍼텐셜의 극소값의 위치가 보다 얕은 깊이의 위치로 시프트한다. 이 때문에, 촬상한 화상의 색이 변화하고, 특히 적색(赤色)의 감도가 내려간다(저하한다). 그렇지만, 본 실시예와 같이, 제2 웰 영역(14)에 부가해서 제1 웰 영역(13)을 형성하는 것에 의해서, 특히 적색 감도의 Vsub 의존성을 개선할 수가 있다.
또, 상기 제1 웰 영역(13)은, 예를 들면 상기 에피택셜 영역(12)의 표면으로부터의 깊이가 3㎛ 이상, 바람직하게는 4㎛ 이상으로 형성되어 있다. 이와 같이, 깊은 위치에 오버플로 배리어로 되는 제1 웰 영역(13)을 형성하는 것에 의해, 고체 촬상 장치(1)를 고감도인 것으로 할 수가 있다.
또, 상술한 제2 웰 영역(14), 제1 도전형 영역(15)은, 예를 들면 상기 에피택셜 영역(12)의 표면으로부터의 깊이가 4㎛ 이상, 바람직하게는 5㎛ 이상으로 형성되어 있다.
또, 상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 제1 웰 영역(13)보다 1㎛ 정도 기판 표면으로부터 깊은 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 잉여 홀을 제2 웰 영역(14)에 흐르게 해서 이미지 에리어(5)의 외측부의 접지부(71)로부터 외부로 배출하는 것을, 보다 효과적으로 행할 수가 있다.
이와 같은 구조를 취하는 것에 의해서, 화소 사이즈가 미세화한 경우에서도, 협채널 효과의 영향을 억제할 수가 있고, 오버플로 배리어 퍼텐셜의 극소값을 광전 변환 영역(22)으로부터 깊은 위치에 유지(保)할 수가 있다. 따라서, 미세한 화소 사이즈의 경우이더라도, 고감도인 고체 촬상 소자(고체 촬상 장치)를 실현할 수가 있다.
여기서, 상기 도 1중의 A-A'선, B-B'선 및 상기 도 2중의 C-C'선에서의 퍼텐셜을, 도 6의 퍼텐셜 그래프에 의해서 설명한다. 도 6은, 종축(縱軸)에 퍼텐셜을 도시하고, 횡축(橫軸)에 에피택셜 영역(12) 표면(수광 영역(23) 표면)으로부터의 깊이를 도시한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 상기 구성의 고체 촬상 장치(1)에서는, 포토센서부(21)의 하부에서 광전 변환되는 것에 의해 생긴 홀 중 잉여의 것은, 상기 제2 웰 영역(14)으로 흘러들어간다. 또, 상기 수직 전하 전송부(41)의 하부 또는 수직 방향의 포토센서부(21) 사이부(間部)의 상기 채널 스톱 영역(51)의 하부에서 광전 변환된 홀 중 잉여의 것은, 상기 채널 스톱 영역(51)으로 흘러들어가 기판 표면(에피택셜 영역(12) 표면)측으로부터 외부로 배출되거나, 혹은 상기 제2 웰 영역(14)으로 흘러들어간다. 여기서, 상기 제2 웰 영역(14)으로 흘러들어간 홀은, 상기 도 3에 도시하는 이미지 에리어(5)의 외측부로 흘러 간다. 이미지 에리어(5)의 외측부에서, 제2 웰 영역(14)과 접지부(71) 사이는 P형 영역인 에피택셜 영역(12)으로 형성되어 있으므로, 상기 홀은 제2 웰 영역(14)으로부터 에피택셜 영역(12)을 거쳐서 접지부(71)로 흐르고, 이 접지부(71)로부터 외부로 배출된다.
또, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 웰 영역(14)과 접지부(71) 사이의 에피택셜 영역(12)에, 제3 웰 영역(17)을 형성하는 것이 바람직하다. 이 제3 웰 영역(17)은, 예를 들면 이온 주입 등에 의해서, 에피택셜 영역(12)보다 불순물 농도를 높게 해서 저항을 저감시키는 것에 의해서, 제2 웰 영역(14)으로부터 접지부(71)로 효율좋게 홀을 흐르게 하도록 하는 것이다.
또, 상기 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 광전 변환 영역(22)과 제1 웰 영역(13) 사이의 영역, 수직 전하 전송부(41)와 제1 웰 영역(13) 사이의 영역, 수직 방향의 포토센서부(21) 사이부의 채널 스톱 영역(51)과 제1 웰 영역(13) 사이의 영역이 P형 에피택셜 영역(12)이기 때문에, 상기 도 6에 도시하는 바와 같이, B-B' 사이 및 C-C' 사이의 퍼텐셜 그래프에서 에피택셜 영역(12)에 대응하는 개소가 아래로 오목(凹)하게(퍼텐셜이 높아지는 방향으로) 되어 있다. 그렇지만, 제2 웰 영역(14)이 존재하는 것에 의해서, 상기 퍼텐셜 그래프가 아래로 오목한 개소중, 퍼 텐셜이 극대로 되는 위치보다도 기판 표면으로부터의 깊이가 깊은 개소에 모인(축적된) 잉여 홀을 제2 웰 영역(14)으로 흐르게 해서 외부로 배출할 수가 있다.
한편, 수직 전하 전송부(41)의 하부 및 수직 방향의 포토센서부(21) 사이부의 채널스톱 영역(51)의 하부에서 광전 변환된 전자는 반도체 기판(11) 측으로는 빼내지(배출시키지) 않고, 각 수직 전하 전송부(41) 및, 각 수직 방향의 포토센서부(21) 사이부의 채널 스톱 영역(51)에 대응하는 하나의 포토센서부(21)로 흘러들어가게 되므로, 그 만큼, 고체 촬상 장치(1)의 감도가 향상되게 된다. 또, 잉여 전자는, 제1 도전형 영역(15)을 통해서 반도체 기판(11)으로 흐른다. 따라서, 잉여 전하가 수직 전하 전송부(41)로 새는(누설되는) 블루밍 현상을 억제할 수가 있다. 여기서, 에피택셜 영역(12)보다도 불순물 농도가 높은 제1 웰 영역(13)이 오버플로 배리어로 된다.
상기 본 발명의 고체 촬상 장치(1)에 의하면, 제1 웰 영역(13)을 공핍화할 수 있고, 잉여 전자를 제1 도전형 영역(15)을 거쳐서 반도체 기판(11)측으로부터 배출할 수 있으므로, 블루밍을 억제할 수가 있다. 또, 잉여 홀을 기판 표면측에 형성된 채널 스톱 영역(51)을 거쳐서 이미지 에리어(5)의 외측의 기판 표면측으로부터, 또는 제2 웰 영역(14)을 거쳐서 이미지 에리어(5)의 외측의 기판 표면측으로부터 배출할 수가 있다. 그것에 부가해서, 제1 웰 영역(13)보다 깊은 위치에 제2 웰 영역(14)이 형성되고, 이 제2 웰 영역(14)의 불순물 농도를 에피택셜 영역(12), 제1 웰 영역(13)보다도 높게 하는 것에 의해서, 전압 강하를 억제하면서 잉여 홀의 일부를 제2 웰 영역(14)을 거쳐서 이미지 에리어(5)의 외측부로 흐르게 할 수가 있 다. 따라서, 이미지 에리어(5)내의 중심부와 주변부에서 퍼텐셜이 변동하는 것에 기인하는 화질 얼룩(variations; 편차)(포화 신호 전자수의 셰이딩)을 억제할 수가 있다.
또, 본 발명의 고체 촬상 장치(1)에 의하면, 감도를 향상시킬 수 있기 때문에, 화소 사이즈의 더 높은 미세화를 실현할 수가 있다. 또, 기판 심부(深部)에서 발생한 잉여 홀을 제2 웰 영역(14)을 거쳐서 이미지 에리어(5)의 외측의 기판 표면측으로부터 배출할 수 있기 때문에, 기판 심부에서 발생한 잉여 홀을 기판 표면측에 형성된 채널 스톱 영역(51)을 거쳐서 이미지 에리어(5)의 외측의 기판 표면측으로부터 배출할 필요가 없기 때문에, 수직 방향의 포토센서부(21) 사이부의 채널 스톱 영역(51) 및 수직 전하 전송부(41)의 하부(수직 전하 전송부(41)에서, N형 영역(42)에 형성된 수직 전하 전송 채널보다도 반도체 기판 표면으로부터 깊은 영역)에 형성된 P형 영역(43)을 기판 표면으로부터 깊게(심부)까지 형성할 필요가 없다. 따라서, 협채널 효과를 경감할 수가 있고, 상기 특허 문헌 2에 기재된 방법을 이용한 경우와 같은 문제가 생기지 않는다. 따라서, 화소 사이즈의 더 높은 미세화를 실현할 수가 있다.
다음에, 본 발명의 고체 촬상 장치에 관계된 제2 실시예를, 도 8의 개략 구성 단면도에 의해서 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(2)는, 상기 고체 촬상 장치(1)에서, 제2 웰 영역(14)과 반도체 기판(11) 사이에 실리콘 기판인 Striation을 캔슬하는데 충분한 농도의 제1 도전형(N형) 영역(18)을 설치한 것이다. 상기 제1 도전 형 영역(18)의 농도(N형 불순물, 예를 들면 As나 Phos(인) 등의 농도)는, 2.0×1016㎝-3∼5.0×1017㎝-3 정도로 하는 것이 바람직하다. 상기 제1 도전형 영역(18)은, 예를 들면 반도체 기판(11)중에, N형 불순물을 이온 주입하는 것에 의해서 형성되어 있다. 상기 제1 도전형 영역(18)은, 수광 영역(23)의 표면으로부터 6㎛ 이상의 깊은 위치에 형성할 필요가 있지만, 반도체 기판 표면으로부터 6㎛ 이상의 깊은 위치에 As나 Phos 등의 이온 주입에 의해 형성하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 반도체 기판 표면으로부터 얕은 영역에 이온 주입에 의해 제1 도전형 영역(18)을 형성하고, 그 후, 그의 상부의 반도체 영역을 에피택셜 성장에 의해서 형성할 필요가 있다. 따라서, 상기 제1 도전형 영역(18) 위에는, 에피택셜 영역(12)이 형성되어 있다.
상기 에피택셜 영역(12)중에는, 예를 들면 이온 주입법에 의해서, 상기 고체 촬상 장치(1)와 마찬가지로, 에피택셜 영역(12)보다도 불순물 농도가 높고, 오버플로 배리어로 되는 제2 도전형(P형)의 제1 웰 영역(13)이 형성되어 있다. 또, 상기 에피택셜 영역(12)중 상기 반도체 기판(11)과 반대측의 표면에는, 고체 촬상 장치(2)에 입사한 광을 광전 변환하는 포토센서부(21)가 형성되어 있다. 이 포토센서부(21)는, N형 영역으로 이루어지는 광전 변환 영역(22)과, 그 광전 변환 영역(22)의 표층에 형성된 P+형 영역으로 이루어지는 홀 축적층인 수광 영역(23)으로 구성되어 있다.
상기 포토센서부(21)의 한쪽 측에는 판독출력부(31)를 거쳐서 수직 전하 전 송부(41)가 형성되어 있다. 이 수직 전하 전송부(41)는, N형 영역(42)으로 이루어지며, 그의 하부에는 P형 영역(43)이 형성되어 있다. 또, 상기 수직 전하 전송부(41)의 판독출력부(31)와는 반대측에는 P형 영역으로 이루어지는 채널 스톱 영역(51)이 형성되어 있다. 또, 상기 포토센서부(21)의 다른쪽 측에도 채널 스톱부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
또한, 상기 제1 웰 영역(13)과 이간해서, 상기 제1 웰 영역(13)보다 불순물 농도가 더 높은 제2 도전형(P형)의 제2 웰 영역(14)이 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 웰 영역(13)을 사이에 두고 광전 변환 영역(22)과 반대측에 상기 제2 웰 영역(14)이 형성되어 있다. 따라서, 상기 제1 웰 영역(13)과 상기 제2 웰 영역(14) 사이에 제2 도전형 영역으로서 상기 에피택셜 영역(12)의 일부가 존재하고 있다.
이에 더하여, 상기 고체 촬상 장치(2)에서는, 상기 포토센서부(21)가 매트릭스모양으로 배치된 이미지 에리어를 가지고 있으며, 이 이미지 에리어의 외측부에 접지부(71)를 구비하고 있다.
상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 포토센서부(21)에 대응하는 개소를 제외시키도록 형성되어 있다. 즉, 제2 웰 영역(14)은 포토센서부(21)로서 기능하는 영역[예를 들면, 수광 영역(23)의 광 입사 영역]을 아래쪽으로 투영한 영역을 제외하도록 형성되어 있다.
따라서, 상기 제2 웰 영역(14)은, 복수의 상기 포토센서부(21)가 매트릭스모양으로 배치된 이미지 에리어(5)에 대응하는 영역에서, 그물코모양으로 형성되어 있다. 상기 제2 웰 영역(14)은, 상기 포토센서부(21)에 대응하는 개소를 제외하도 록 형성되어 있으면 좋고, 그물코모양으로 형성된 제2 웰 영역(14)의 미형성 영역에는, 제1 도전형 영역(15)이 형성되어 있다.
또, 상기 판독출력부(31) 및 상기 수직 전하 전송부(41)에서의 상기 에피택셜 영역(12) 위에는, 절연막(도시하지 않음)을 거쳐서 전극(전송 전극과 판독출력 전극)(61)이 형성되어 있다. 또, 절연막(도시하지 않음)을 거쳐서 차광막(62)이 형성되고, 상기 포토센서부(21) 위에는 차광막(62) 위의 개구부(63)가 형성되어 있다.
다음에, 본 발명의 촬상 장치에 관계된 1실시형태(실시예)를, 도 9의 블록도에 의해서 설명한다.
촬상 장치(101)는, 고체 촬상 장치(111)를 구비하고 있다. 이 고체 촬상 장치(111)의 집광측에는 상(像)을 결상시키는 결상 광학계(121)가 구비되고, 또 고체 촬상 장치(111)에는, 그것을 구동하는 구동 회로(131)가 접속되어 있다. 또, 고체 촬상 장치(111)에는, 고체 촬상 장치(111)에서 광전 변환된 신호로부터 화상 신호를 생성하는 신호 처리 회로(141)가 접속되어 있다. 상기 신호 처리 회로(141)에 의해서 생성된 화상 신호는 화상 기억부(151)에 의해서 기억된다. 이와 같은 촬상 장치(101)에서, 상기 고체 촬상 장치(111)에는, 본 발명의 고체 촬상 장치(1) 혹은 고체 촬상 장치(2)를 이용할 수가 있다.
본 발명의 촬상 장치(101)는, 본 발명의 고체 촬상 장치(1) 혹은 고체 촬상 장치(2)를 촬상 소자에 이용하고 있기 때문에, 고감도인 화상을 얻을 수가 있다. 또, 본 발명의 고체 촬상 장치(1) 혹은 고체 촬상 장치(2)는, 감도나 분광 감도의 Vsub 의존성이 뛰어나기 때문에, 이것을 이용한 촬상 장치(101)는, 안정적인 화상을 얻을 수가 있다. 또, 본 발명의 고체 촬상 장치(1)에 의하면, 화소의 더 높은 미세화가 가능하기 때문에, 이것을 이용한 촬상 장치(101)는, 종래의 고체 촬상 장치와 동일한 사이즈의 것을 이용하는 것보다도 고정세한 화상을 얻을 수가 있다. 마찬가지로, 본 발명의 고체 촬상 장치(1) 혹은 고체 촬상 장치(2)는, 동일한 화소수의 경우에는, 종래의 고체 촬상 장치도 소형화할 수 있기 때문에, 본 발명의 고체 촬상 장치(1) 혹은 고체 촬상 장치(2)를 이용한 촬상 장치(101)는, 종래보다도 소형화가 가능하다.
또한, 본 발명의 촬상 장치(101)는, 상기 구성에 한정되는 것은 아니고, 고체 촬상 장치를 이용하는 촬상 장치라면 어떠한 구성인 것에도 적용할 수가 있다.
상기 고체 촬상 장치(1, 2)는 원 칩으로서 형성된 형태이더라도 좋고, 촬상부와, 신호 처리부 또는/및 광학계가 통합되어 패키징된 촬상 기능을 가지는 모듈모양의 형태이더라도 좋다. 또, 본 발명은, 고체 촬상 장치뿐만 아니라, 어떠한 촬상 장치에도 적용가능하다. 이 경우, 촬상 장치로서, 고화질화의 효과가 얻어진다. 여기서, 촬상 장치는, 예를 들면 카메라나 촬상 기능을 가지는 휴대 기기인 것을 나타낸다. 또, 「촬상」은, 통상의 카메라 촬영시에 있어서의 상의 촬영(capturing)뿐만 아니라, 광의의 의미로서, 지문 검출 등도 포함하는 것이다.
도 1은 청구항 1에 관계된 본 발명의 고체 촬상 장치의 1실시형태(제1 실시예)를 도시한 수광 화소의 개략 구성 단면도(도 4중의 X-X'선 단면의 개략을 도시한 단면도),
도 2는 청구항 1에 관계된 본 발명의 고체 촬상 장치에 관계된 1실시형태(제1 실시예)를 도시한 수광 화소의 개략 구성 단면도(도 4중의 Y-Y'선 단면의 개략을 도시한 단면도),
도 3은 본 발명에 관계된 고체 촬상 장치의 접지부 근방을 도시한 개략 구성 단면도,
도 4는 청구항 1에 관계된 본 발명의 고체 촬상 장치의 1실시형태(제1 실시예)를 도시한 수광 화소의 레이아웃도,
도 5는 청구항 1에 관계된 본 발명의 고체 촬상 장치의 1실시형태(제1 실시예)를 도시한 고체 촬상 장치의 이미지 에리어 및 그 주변부에 있는 접지부 부근의 개략을 도시하는 레이아웃도,
도 6은 도 1중의 A-A'선, B-B'선 및 도 2중의 C-C'선에서의 퍼텐셜 그래프,
도 7은 본 발명에 관계된 고체 촬상 장치의 제1 실시예의 변형예인 접지부 근방을 도시한 개략 구성 단면도,
도 8은 본 발명에 관계된 고체 촬상 장치의 1실시형태(제2 실시예)를 도시한 수광 화소의 개략 구성 단면도,
도 9는 본 발명의 촬상 장치에 관계된 1실시형태(실시예)를 도시한 개략 구 성 블록도.
[부호의 설명]
1: 고체 촬상 장치, 11: 반도체 기판, 13: 제1 웰 영역, 14: 제2 웰 영역, 15: 제1 도전형 영역, 21: 포토센서부, 22: 광전 변환 영역, 23: 수광 영역.

Claims (8)

  1. 제1 도전형 반도체 기판에 복수(複數)의 수광(受光) 화소를 배치(配設)한 이미지 에리어를 가지는 고체 촬상 장치에 있어서,
    반도체 기판에 상기 수광 화소를 구성하는 수광 영역과 광전 변환 영역을 설치해서 형성되는 복수의 포토센서부와,
    상기 포토센서부의 상기 광전 변환 영역을 사이에 두고 상기 수광 영역과 반대측에 형성되고, 오버플로 배리어를 형성하는 상기 제1 도전형과는 역(逆)의 제2 도전형의 제1 웰 영역과,
    상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 개소(箇所)를 제외시킨 영역에 형성된 제2 도전형의 제2 웰 영역과,
    상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 영역에 형성된 제1 도전형 영역
    을 가지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 에리어의 외측부에 설치된 접지부와,
    상기 제2 웰 영역과 상기 접지부 사이에 설치한 제2 도전형 영역을 가지고,
    상기 제2 웰 영역을 통해서 오버플로 전하의 일부를 상기 접지부에 흐르게 하는
    것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포토센서부에서 광전 변환된 신호 전하를 전송하는 전하 전송부와,
    화소 분리를 행하는 채널 스톱부를 가지고,
    상기 포토센서부와 상기 제1 웰 영역 사이의 영역의 퍼텐셜은, 상기 전하 전송부 또는 상기 채널 스톱부와 상기 제1 웰 영역 사이의 영역의 퍼텐셜과 동등하거나, 그것보다도 높고,
    상기 제2 웰 영역의 퍼텐셜은, 상기 제1 웰 영역의 퍼텐셜보다도 낮은
    것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 웰 영역은, 상기 포토센서부에 대응하는 개소를 제외시킨 영역에 그물코모양(網目狀; mesh)으로 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전형 영역의 상기 수광 영역 표면으로부터의 깊이(深)는, 상기 제2 웰 영역의 상기 수광 영역 표면으로부터의 깊이와 동일한
    것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 에리어 외측부에서, 상기 제2 웰 영역과 상기 접지부 사이에 제2 도전형의 제3 웰 영역을 가지는
    것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1 도전형 반도체 기판 위에 복수의 수광 화소를 배치한 이미지 에리어를 가지는 고체 촬상 장치에 있어서,
    상기 이미지 에리어의 외측부에 설치된 접지부와,
    상기 반도체 기판에 상기 수광 화소를 구성하는 수광 영역과 광전 변환 영역을 설치해서 형성되는 복수의 포토센서부와,
    상기 포토센서부의 상기 광전 변환 영역을 사이에 두고 상기 수광 영역과 반대측에 형성되고, 오버플로 배리어를 형성하는 상기 제1 도전형과는 역의 제2 도전형의 제1 웰 영역을 가지고,
    상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측의 영역으로서, 상기 포토센서부에 대응하는 개소를 제외시킨 영역을 지나가도록 오버플로 전하의 일부를 흐르게 하고, 또 해당 오버플로 전하의 일부를 상기 접지부까지 흐르게 하는 경로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 고체 촬상 장치를 촬상 소자에 이용한 촬영 장치에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치는,
    제1 도전형 반도체 기판에 복수의 수광 화소를 배치한 이미지 에리어를 가지고,
    반도체 기판에 상기 수광 화소를 구성하는 수광 영역과 광전 변환 영역을 설치해서 형성되는 복수의 포토센서부와,
    상기 포토센서부의 상기 광전 변환 영역을 사이에 두고 상기 수광 영역과 반대측에 형성되고, 오버플로 배리어를 형성하는 상기 제1 도전형과는 역의 제2 도전형의 제1 웰 영역과,
    상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 개소를 제외시킨 영역에 형성된 제2 도전형의 제2 웰 영역과,
    상기 제1 웰 영역을 사이에 두고 상기 광전 변환 영역과 반대측에 상기 포토센서부에 대응하는 영역에 형성된 제1 도전형 영역
    을 가지는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
KR1020080009014A 2007-02-23 2008-01-29 고체 촬상 장치 및 촬상 장치 KR20080078541A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-00044447 2007-02-23
JP2007044447A JP4371145B2 (ja) 2007-02-23 2007-02-23 固体撮像装置および撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080078541A true KR20080078541A (ko) 2008-08-27

Family

ID=39714804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080009014A KR20080078541A (ko) 2007-02-23 2008-01-29 고체 촬상 장치 및 촬상 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7554069B2 (ko)
JP (1) JP4371145B2 (ko)
KR (1) KR20080078541A (ko)
CN (1) CN101252140B (ko)
TW (1) TWI363420B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192705A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Sony Corp 固体撮像装置、電子機器、および、その製造方法
JP2011199196A (ja) 2010-03-23 2011-10-06 Toshiba Corp 固体撮像装置
US8908070B2 (en) * 2010-06-18 2014-12-09 Fujifilm Corporation Solid state imaging device and digital camera
WO2012176454A1 (ja) * 2011-06-22 2012-12-27 パナソニック株式会社 固体撮像装置
WO2016151982A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像素子およびこれを備えた撮像装置
JPWO2017183383A1 (ja) * 2016-04-21 2019-01-17 パナソニック・タワージャズセミコンダクター株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JP2019029643A (ja) * 2017-07-31 2019-02-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
CN114529953A (zh) * 2020-11-23 2022-05-24 京东方科技集团股份有限公司 指纹采集装置以及电子设备

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2857020B2 (ja) 1992-06-03 1999-02-10 シャープ株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
JPH09331058A (ja) * 1996-06-13 1997-12-22 Sony Corp 固体撮像素子
JP4332917B2 (ja) 1998-12-02 2009-09-16 ソニー株式会社 固体撮像素子
JP2001015729A (ja) 1999-07-01 2001-01-19 Sony Corp 固体撮像装置
JP2004165462A (ja) 2002-11-14 2004-06-10 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
US7355641B2 (en) * 2003-01-10 2008-04-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid state imaging device reading non-adjacent pixels of the same color
JP4479167B2 (ja) 2003-05-27 2010-06-09 ソニー株式会社 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法
JP2005051136A (ja) 2003-07-31 2005-02-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびその製造方法
JP4680552B2 (ja) 2004-09-02 2011-05-11 富士フイルム株式会社 固体撮像素子の製造方法
JP4622573B2 (ja) 2005-02-21 2011-02-02 パナソニック株式会社 固体撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
CN101252140B (zh) 2011-01-19
JP2008210884A (ja) 2008-09-11
CN101252140A (zh) 2008-08-27
TW200843097A (en) 2008-11-01
JP4371145B2 (ja) 2009-11-25
US7554069B2 (en) 2009-06-30
US20080203278A1 (en) 2008-08-28
TWI363420B (en) 2012-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9276027B2 (en) Solid-state image sensor and camera
JP5864990B2 (ja) 固体撮像装置およびカメラ
KR102214822B1 (ko) 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법, 및 전자 기기
JP4802520B2 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP4742057B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子
JP4751865B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子及びその製造方法
KR20080078541A (ko) 고체 촬상 장치 및 촬상 장치
JP2003338615A (ja) 固体撮像装置
JPS5819080A (ja) 固体撮像素子
KR101373905B1 (ko) 고체 촬상 장치
JP4474962B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子、電子機器モジュール及びカメラモジュール
KR20110136703A (ko) 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 촬상 장치
JP2005109021A (ja) 固体撮像素子
JP2011258598A (ja) 固体撮像素子及びその製造方法、並びに撮像機器
EP3082165B1 (en) A pixel having a plurality of pinned photodiodes
JP5007739B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子、電子機器モジュール及びカメラモジュール
JP4957775B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子、電子機器モジュール及びカメラモジュール
JP2007184467A (ja) 固体撮像素子
JP4957776B2 (ja) 裏面照射型固体撮像素子、電子機器モジュール及びカメラモジュール
JP6178835B2 (ja) 固体撮像装置およびカメラ
KR100736524B1 (ko) 이미지센서
JP2007299806A (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP2001053264A (ja) 固体撮像素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right